CAN控制器在深海測控中的應用

　　VDD1和VSS1：邏輯電路5V電源和邏輯電路地。

　　XTAL：晶體振蕩器放大器輸入，外部晶體振蕩器信號由該腳輸入。

　　XTAL2：晶體振蕩器放大器輸出，當使用外部晶體振蕩器信號時(shí)，該輸出引腳必須開(kāi)路。

　　VDD3和VSS3：輸出驅動(dòng)5V電源和輸出驅動(dòng)地。

　　TX0和TX1：CAN輸出驅動(dòng)器0和1輸出到物理總線(xiàn)。

　　INT：中斷輸出，用于觸發(fā)微控制器中斷;內部中斷寄存器的任何位置位，INT將低電平輸出;INT為開(kāi)環(huán)輸出;該引腳為低電平將電路從睡眠狀態(tài)激活。

　　RST：復位輸入，用于復位CAN接口（低電平有效）。

　　VDD2和VSS2：輸入比較器5V電源和輸入比較器地。

　　RX0和RX1：從物理CAN總線(xiàn)輸入到SJA1000的輸入比較器。

　　SJA1000與微處理器的接口非常簡(jiǎn)單，微處理器以訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器的方式來(lái)訪(fǎng)問(wèn)SJA1000。由于SJA1000的內部寄存器分布在連續的地址內，所以完全可以把SJA1000當作外部RAM。在設計接口電路時(shí)，SJA1000的片選地址應與其他外部存儲器的片選在邏輯上無(wú)沖突。

3系統設計

　　SJA1000型CAN控制器兼容CAN2.0A和CAN2.0B二種規范。CAN2.0B具有二種不同的幀格式：標準幀和擴展幀，前者為11位標識符，后者為29位標識符。前者的標識符比后者的標識符少2個(gè)字節。深海測控系統的CAN節點(diǎn)數量少，只有上位機節點(diǎn)和水下測控中心節點(diǎn)，所以即使距離比較遠，對傳輸數據速度和可靠性的影響也不是很大。

　　3.1單片機與CAN控制器的硬件設計

　　圖2為C8051F020型單片機與SJA1000型控制器的硬件連接電路原理。SJA1000占用了0x8000-0x80FF的外部RAM空間。當單片機訪(fǎng)問(wèn)以上空間時(shí)片選信號會(huì )選中SJA1000。

　　C8051F020有高低2個(gè)外部存儲器接口。因此，SJA1000的AD0-AD7連接到C8051F020的高端口P7口，CS連接到基址為0x8000的外部存儲器片選信號。當C8051F020訪(fǎng)問(wèn)地址0x8000-0x80FF時(shí)，CPU可對SJA1000執行相應的讀/寫(xiě)操作。SJA1000的RD、WR和ALE分別與C8051F020的對應引腳相連，INT接C8051F020的INT0引腳，于是C8051F020可通過(guò)中斷方式訪(fǎng)問(wèn)SJA1000。SJA1000的復位信號RST為低電平有效。C8051F020的AD0-AD7口用于地址/數據的輸入/輸出，將其配置為漏極開(kāi)路方式，利用4.7kΩ上拉電阻器拉至5V。通過(guò)設置數字交叉開(kāi)關(guān)，將C8051F020的外部中斷引腳配置到P2.7口。

　　CAN能夠使用多種物理介質(zhì)，例如雙絞線(xiàn)和光纖等。該設計方案采用雙絞線(xiàn)。信號以差分電壓傳送，2條信號線(xiàn)為CAN_H和CAN_L，靜態(tài)時(shí)為2.5V，此時(shí)狀態(tài)表示邏輯"1"，也叫做"隱性"。CAN_H比CAN_L高，表示邏輯"0"，稱(chēng)為"顯性"，此時(shí)CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V。TJA1050型CAN總線(xiàn)收發(fā)器是CAN協(xié)議控制器和物理總線(xiàn)之間的接口，CAN總線(xiàn)上二端節點(diǎn)須加60Ω電阻器和47nF電容器將信號吸收，以避免信號反射。為了增強CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1000的TX1與RX1通過(guò)6N137型高速光耦后與TJA1050相連。這樣就很好地實(shí)現了總線(xiàn)上各CAN節點(diǎn)間的電氣隔離。其中，光耦部分電路的2個(gè)電源VCC和V_CAN必須完全隔離，否則采用光耦就是失去了意義。電源的完全隔離可采用小功率電源隔離模塊和通過(guò)帶多個(gè)5V隔離輸出的開(kāi)關(guān)電源模塊實(shí)現。

　　3.2軟件設計

　　通信協(xié)議采用"ID+命令+數據+校驗"的形式，其中ID為網(wǎng)絡(luò )設備的標識符，采用ID.18-ID.20。標識符ID.21-ID.28作為固定命令，不參與驗收濾波。數據表示通信的具體內容。校驗為1個(gè)字節，采用校驗和的形式，由于CAN總線(xiàn)本身具有15位CRC校驗，并且該系統節點(diǎn)數少，競爭不會(huì )很激烈，通信可靠性比較高。

　　軟件設計思想為系統上電后C8051F020先對自身和SJA1000進(jìn)行初始化以確定工作主頻、波特率和輸出特性等，然后接收來(lái)自甲板上位機的控制命令，同時(shí)將獲取的采樣參數通過(guò)SJA1000傳送到CAN總線(xiàn)上或備份到Flash存儲器中;對SJA1000的初始化設計是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，必須對寫(xiě)入每個(gè)寄存器的內容進(jìn)行仔細和全面考慮，否則系統將無(wú)法正常運行?？稍O上位機SJA1000適配卡的ACR為xx20，AMR為FF00。水下測控中心SJA1000的ACR為xx40，AMR為FF00。