基于PIC18F458的CAN總線(xiàn)接口設計

1 引言
　　在ff、lonworks、profibus、can、hart等主流現場(chǎng)總線(xiàn)工業(yè)通訊技術(shù)之中，can(controller area network，又稱(chēng)控制器局域網(wǎng))總線(xiàn)除了具備現場(chǎng)總線(xiàn)的開(kāi)放式、互操作性、數字化通訊等特點(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)：（1）以多主機方式工作；（2）can上的節點(diǎn)信息分不同的優(yōu)先級，可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求；（3）采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)，節省了總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間；（4）采用短幀結構，傳輸時(shí)間短，受干擾率降低，具有極好的檢錯效果；（5）每幀信息都有crc校驗及其它檢錯措施，數據出錯率極低；（6）通信介質(zhì)可靈活地選擇；（7）can上的節點(diǎn)數高達110個(gè)；（8）有很高的可靠性和性能價(jià)格比等。can總線(xiàn)的這些特點(diǎn)使得其能同時(shí)滿(mǎn)足過(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化的需求，[1]因而can總線(xiàn)的研究與應用已成為工業(yè)數據總線(xiàn)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。在總線(xiàn)系統中，傳統的4-20ma的模擬輸入信號被數字信號取代，設備狀態(tài)、故障、參數等信息通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)傳送給上位機完成遠程控制及遠程參數化，具有can總線(xiàn)接口的各種儀器、儀表設備通過(guò)can適配卡可實(shí)現與上位機的can總線(xiàn)通訊。

2 硬件設計
　　can通信的核心芯片是can控制器，can的通信協(xié)議主要是由它完成的，它可以實(shí)現物理層和數據鏈路層的所有功能。can控制器有許多芯片結構，獨立芯片的例如philips的sja1000，西門(mén)子的82c900等，還有和微處理器做在一起的嵌入型結構。本項目根據智能化、可靠性高、抗干擾能力強、成本低等原則，can控制器采用microchip公司的pic18f458單片機內嵌can控制器方案。pic18f458功能強大,1536k片內數據ram、3個(gè)16位定時(shí)/計數器、1個(gè)8位看門(mén)狗wdt定時(shí)器、8路模擬輸入的片內adc?？撮T(mén)狗wdt定時(shí)器用來(lái)監視程序的運行狀態(tài)，一旦cpu由于意外原因偏離正常程序之外，wdt將強行把cpu復位，使其返回正常程序。pic18f458can模塊除遵循can總線(xiàn)的協(xié)議，同時(shí)也有自己的特點(diǎn)，主要包括：（1）支持can協(xié)議can2.0a、can2.0b；（2）支持標準幀、擴展幀、遠程幀、過(guò)載幀、錯誤幀等；（3）2個(gè)接收緩沖器、3個(gè)發(fā)送緩沖器；（4）6個(gè)接收過(guò)濾器；（5）2個(gè)屏蔽過(guò)濾器。選用功能強大的pic18f458單片機，大大簡(jiǎn)化了電路設計，節省了成本。
　　can收發(fā)器即總線(xiàn)驅動(dòng)器是can控制器與物理總線(xiàn)之間的接口，可以提供對總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接受功能，can總線(xiàn)驅動(dòng)器種類(lèi)有82c250/251、tja1040、tja1050等多種，適用于不同場(chǎng)合。philips公司的高速總線(xiàn)驅動(dòng)器82c50，它采用雙線(xiàn)差分驅動(dòng)，抗干擾強。can總線(xiàn)驅動(dòng)器與單片機接線(xiàn)如圖1所示，為實(shí)現總線(xiàn)上節點(diǎn)之間的電氣隔離 can驅動(dòng)器通過(guò)高速光藕6n137與pic18f458進(jìn)行相連。在can總線(xiàn)兩端的can接頭上接入120歐匹配電阻，以消除阻抗不連續時(shí)的反射現象，總線(xiàn)與地各自并聯(lián)一個(gè)30pf的小電容,以防電磁輻射和抗高頻干擾[2]。注意在實(shí)際應用中，節點(diǎn)之間的電源也要隔離，+5v隔離后才能接vcc，否則也會(huì )有干擾。

圖1 82c250與pic18f458接線(xiàn)圖

3 軟件設計
　　軟件采用mplab ide7.5開(kāi)發(fā)平臺及mcc18軟件，為了有利于程序的移植和修改可將程序設計成能相對獨立的子程序。can總線(xiàn)的各種協(xié)議已經(jīng)被集成在pic18f458的can模塊里面,只要對相應的寄存器進(jìn)行操作就可完成can系統通信。pici8f458的can通信程序主要包括can初始化、接受子程序、發(fā)送子程序等。can初始化主要對can進(jìn)行配置，設置發(fā)送郵箱、接收郵箱標識符及初始化數據，設置波特率、can工作模式，初始化接受濾波器和接受屏蔽。接受使用中斷方式，發(fā)送采用查詢(xún)方式。在can總線(xiàn)上的所有節點(diǎn)必須有相同的波特率,設波特率fosc=4mhz，同步時(shí)間段sync_seg=1tq，傳輸時(shí)間段prop_seg=1tq，相位緩沖時(shí)間段1phase_seg1=3tq，相位緩沖時(shí)間段2phase_seg2=3tq，標稱(chēng)位時(shí)間=8tq，位率=0.125mhz。在can總線(xiàn)通訊中，can的初始化非常重要[3]。
3.1 can初始化子程序
　　void intcan()
　　{trisb=(trisb|0x08)0xfb； /* 設置rb2為輸出，rb3為輸入*/
　　cancon=0x80； /*請求配置*/
　　while((canstat0x80)==0) /*配置方式*/
　　{
　??；
　　} /*等待進(jìn)入配置模式*/
　　brgcon1=0x01； /*設置波特率*/
　　brgcon2=0x90；
　　brgcon3=0x42；
　　txb0con=0x03； /*設置優(yōu)先級*/
　　txb0sidl=can_biaosf_l0xe0； /*標準標識符*/
　　txb0sidh= can_ biaosf _h ；
　　txb0dlc=0x08； /*數據長(cháng)度1字節*/
　　txb0d0=0x00；
　　txb0d1=0x00；
　　rxb0sidl= can_ biaosf _l0xe0；/*標準標識符*/
　　rxb0sidh= can_ biaosf _h ；
　　rxb0con=0x20； / *接受有效的標準標識符信息*/
　　rxb0dlc=0x08； /*數據長(cháng)度1字節*/
　　rxb0d0=0x00； /*初始數據*/
　　rxb0d1=0x00；
　　rxb0d2=0x00；
　　rxf0sidh=can_ biaosf _h；/*初始化接受濾波器和接受屏蔽*/
　　rxf0sidl=can_ biaosf _l；
　　rxm0sidh=0xff；
　　rxm0sidl=0xe0；
　　cancon=0x40； /*正常模式*/
　　while((canstat0x40)!=0) /*檢測配置完成*/
　　{
　??；
　　}
　　pir3=0x00； /*初始化can中斷*/
　　pie3=0x01；
　　ipr3=0x01；
　　}
3.2 接收中斷子程序
　　void interruphandlerhigh()
　　{
　　if(pir3bits.rxb0if==1) /*接收can中斷*/
　　 {
　　 can_flag=1； /*置接收中斷標志*/
　　 pir3bits.rxb0if=0； /*清接收中斷標志*/
　　rxb0conbits.rxful=0； /*接收*/
　　}
　　}
3.3 發(fā)送子程序
　　void fasong()

　　txb0d0=clz； /*clz為發(fā)送數值*/
　　txb0con=txb0con|0x08； /*發(fā)送*/
　　}
　　寫(xiě)好這三部分程序，就很容易寫(xiě)出通訊程序了。

4 結束語(yǔ)
　　本項目設計可用于各種電氣設備形成can接口，也可在此基礎上繼續開(kāi)發(fā)，加入設備的控制算法，對設備進(jìn)行總線(xiàn)化智能化改造。利用pic18f458設計的can總線(xiàn)接口進(jìn)行了dkj直行程電動(dòng)執行機構的智能化改造，與上位機實(shí)現了can總線(xiàn)通訊，試驗效果理想。