CAN總線嵌入式開發(fā)：從入門到實戰(zhàn)（第2版）

第1章 CAN 總線基礎(chǔ)知識………………………………………………………… 1
1.1 CAN 總線簡介………………………………………………………………… 1
1.2 CAN 總線基本工作原理……………………………………………………… 2
1.3 CAN 的標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式………………………………………………… 3
1.4 CAN 的節(jié)點硬件構(gòu)成………………………………………………………… 3
1.5 CAN 控制器…………………………………………………………………… 4
1.6 CAN 收發(fā)器…………………………………………………………………… 5
1.7 CAN 總線接口電路保護(hù)器件………………………………………………… 6
1.7.1 共模扼流圈……………………………………………………………… 6
1.7.2 ESD防護(hù)………………………………………………………………… 7
1.7.3 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)保護(hù)……………………………………………………… 7
1.8 CAN 總線通信過程…………………………………………………………… 8
1.9 CAN 總線控制器芯片濾波器的作用………………………………………… 9
1.10 CAN 總線的報文格式……………………………………………………… 10
1.10.1 數(shù)據(jù)幀………………………………………………………………… 10
1.10.2 遠(yuǎn)程幀………………………………………………………………… 13
1.10.3 錯誤幀………………………………………………………………… 14
1.10.4 過載幀………………………………………………………………… 15
1.10.5 幀間空間……………………………………………………………… 16
1.11 振蕩器容差………………………………………………………………… 17
1.12 位定時要求………………………………………………………………… 17
1.13 同 步……………………………………………………………………… 18
1.14 位流編碼及位填充………………………………………………………… 19
1.15 CAN 總線錯誤處理………………………………………………………… 20
1.15.1 錯誤類型……………………………………………………………… 20
1.15.2 錯誤標(biāo)志……………………………………………………………… 20
1.16 故障界定…………………………………………………………………… 21
1.16.1 故障界定的方法……………………………………………………… 21
1.16.2 錯誤計數(shù)規(guī)則………………………………………………………… 21
1.16.3 錯誤標(biāo)記及錯誤中斷類型…………………………………………… 22
1.17 CAN 網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)………………………………………… 23
1.17.1 總線結(jié)構(gòu)拓?fù)洹?23
1.17.2 CAN 總線通信距離…………………………………………………… 24
1.17.3 CAN 中繼器…………………………………………………………… 25
1.17.4 CAN 網(wǎng)橋……………………………………………………………… 27
1.17.5 CAN 集線器…………………………………………………………… 28
1.17.6 CAN 網(wǎng)關(guān)……………………………………………………………… 28
1.18 CAN 總線傳輸介質(zhì)………………………………………………………… 29
1.18.1 雙絞線………………………………………………………………… 29
1.18.2 光 纖………………………………………………………………… 33
1.19 改善電磁兼容性的措施…………………………………………………… 34
1.19.1 增加電阻值抑制共模干擾…………………………………………… 34
1.19.2 分開的總線終端……………………………………………………… 35
1.19.3 斜率控制……………………………………………………………… 35
1.20 CAN 網(wǎng)絡(luò)的實時性能及通信波特率的設(shè)置……………………………… 36
1.20.1 網(wǎng)絡(luò)延時……………………………………………………………… 36
1.20.2 CAN 網(wǎng)絡(luò)通信速率選擇……………………………………………… 37
1.20.3 CAN 網(wǎng)絡(luò)通信速率的一致性………………………………………… 38
1.21 CAN 總線節(jié)點設(shè)備的電源………………………………………………… 40
第2章 CAN 控制器SJA1000與8051系列單片機(jī)接口設(shè)計…………………… 44
2.1 CAN 控制器SJA1000 ……………………………………………………… 44
2.1.1 SJA1000引腳排列及其功能…………………………………………… 44
2.1.2 BasicCAN 模式下內(nèi)部寄存器地址表………………………………… 47
2.1.3 PeliCAN 模式下內(nèi)部寄存器地址表………………………………… 48
2.1.4 BasicCAN 和PeliCAN 模式的區(qū)別…………………………………… 50
2.1.5 8051系列單片機(jī)控制SJA1000的方式……………………………… 50
2.1.6 SJA1000的濾波器設(shè)置………………………………………………… 51
2.1.7 CAN 總線通信波特率的計算………………………………………… 56
2.1.8 SJA1000初始化流程…………………………………………………… 58
2.2 CAN 總線驅(qū)動器…………………………………………………………… 59
2.2.1 TJA1040概述………………………………………………………… 59
2.2.2 TJA1040功能………………………………………………………… 60
2.3 CAN 總線DC/DC光電隔離技術(shù)………………………………………… 61
2.3.1 DC/DC電源隔離模塊………………………………………………… 61
2.3.2 高速光耦6N137 ……………………………………………………… 64
2.4 51系列單片機(jī)CAN 總線學(xué)習(xí)板實物圖…………………………………… 64
2.5 51系列單片機(jī)CAN 總線學(xué)習(xí)板硬件電路設(shè)計…………………………… 66
2.5.1 電路原理圖……………………………………………………………… 66
2.5.2 SJA1000晶振的電路設(shè)計……………………………………………… 71
2.6 雙節(jié)點CAN 總線通信……………………………………………………… 73
2.6.1 程序流程框圖設(shè)計……………………………………………………… 74
2.6.2 SJA1000的硬件接口地址定義………………………………………… 75
2.6.3 程序頭文件定義說明…………………………………………………… 76
2.6.4 子函數(shù)詳解……………………………………………………………… 80
2.6.5 完整的CAN 總線學(xué)習(xí)板發(fā)送源程序………………………………… 89
2.6.6 完整的CAN 總線學(xué)習(xí)板CAN 轉(zhuǎn)232串口源程序………………… 95
2.6.7 STC89C52單片機(jī)串口下載程序…………………………………… 102
2.7 多節(jié)點CAN 總線系統(tǒng)的程序設(shè)計……………………………………… 104
2.7.1 多節(jié)點CAN 總線系統(tǒng)的連接……………………………………… 104
2.7.2 多節(jié)點CAN 總線系統(tǒng)地址的定義及功能實現(xiàn)…………………… 105
2.7.3 多節(jié)點CAN 總線系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)含義……………………………… 105
2.7.4 多節(jié)點CAN 總線系統(tǒng)程序流程圖………………………………… 107
2.7.5 多節(jié)點CAN 總線通信中的從節(jié)點源程序………………………… 108
2.8 CAN 總線地址設(shè)置詳解…………………………………………………… 113
2.8.1 BasicCAN 的ID設(shè)置方法…………………………………………… 113
2.8.2 PeliCAN 的ID設(shè)置方法…………………………………………… 113
第3章 CAN 控制器MCP2515與8051系列單片機(jī)接口設(shè)計………………… 115
3.1 CAN 控制器MCP2515 …………………………………………………… 115
3.1.1 MCP2515概述………………………………………………………… 115
3.1.2 MCP2515的內(nèi)部寄存器……………………………………………… 118
3.1.3 8051系列單片機(jī)怎樣控制MCP2515 ……………………………… 119
3.2 CAN 總線學(xué)習(xí)板(MCP2515)實物圖…………………………………… 119
3.3 CAN 總線學(xué)習(xí)板(MCP2515)硬件電路設(shè)計…………………………… 120
3.3.1 電路原理圖…………………………………………………………… 120
3.3.2 晶振的選擇及CAN 通信波特率的計算…………………………… 125
3.4 雙節(jié)點通信系統(tǒng)的程序設(shè)計……………………………………………… 127
3.4.1 程序頭文件定義說明………………………………………………… 127
3.4.2 子函數(shù)詳解…………………………………………………………… 132
3.4.3 完整的CAN 總線學(xué)習(xí)板發(fā)送源程序……………………………… 140
3.4.4 完整的CAN 總線學(xué)習(xí)板CAN 轉(zhuǎn)232串口源程序………………… 144
3.5 芯片SJA1000和MCP2515在濾波器設(shè)置時的區(qū)別…………………… 147
第4章 CAN 總線在A/D 采集控制板傳輸中的應(yīng)用…………………………… 149
4.1 ADμC812單片機(jī)簡介……………………………………………………… 149
4.1.1 ADμC812單片機(jī)主要性能及引腳說明……………………………… 149
4.1.2 ADμC812單片機(jī)8路12位ADC簡介…………………………… 151
4.1.3 ADμC812單片機(jī)ADC基準(zhǔn)電壓…………………………………… 151
4.1.4 ADμC812單片機(jī)ADC的輸入驅(qū)動………………………………… 153
4.1.5 ADμC812單片機(jī)ADC工作模式…………………………………… 155
4.2 帶有CAN 總線的A/D采集控制板實物圖……………………………… 157
4.3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計………………………………………………………… 158
4.3.1 電路原理圖…………………………………………………………… 158
4.3.2 采集信號的調(diào)理……………………………………………………… 163
4.4 系統(tǒng)程序設(shè)計……………………………………………………………… 164
4.4.1 流程圖………………………………………………………………… 164
4.4.2 子函數(shù)詳解…………………………………………………………… 165
4.4.3 控制源程序…………………………………………………………… 165
4.4.4 ADμC812單片機(jī)CAN 總線學(xué)習(xí)板串口下載程序………………… 173
4.5 帶有Flash存儲器的CAN 總線采集控制電路………………………… 176
4.5.1 28F320J5存儲器簡介………………………………………………… 176
4.5.2 存儲器芯片與單片機(jī)CPU 工作速度匹配問題…………………… 179
4.5.3 單片機(jī)與28F320J5的連接………………………………………… 179
4.5.4 ADμC812單片機(jī)構(gòu)成的帶有存儲功能的振動測量控制板………… 179
第5章 基于LPC11Cxx系列微控制器的CAN 應(yīng)用設(shè)計……………………… 198
5.1 LPC11Cxx系列微控制器………………………………………………… 198
5.1.1 簡 介………………………………………………………………… 198
5.1.2 器件信息……………………………………………………………… 198
5.1.3 功能介紹……………………………………………………………… 199
5.1.4 引腳描述……………………………………………………………… 199
5.2 CAN 寄存器………………………………………………………………… 200
5.2.1 CAN 寄存器匯總……………………………………………………… 202
5.2.2 報文接口寄存器……………………………………………………… 207
5.2.3 報文處理程序寄存器………………………………………………… 216
5.2.4 CAN 時鐘分頻器寄存器……………………………………………… 219
5.3 LPC11Cxx系列微控制器的片上CAN 控制器的結(jié)構(gòu)………………… 219
5.4 基于微控制器和非隔離CAN 收發(fā)器的電路…………………………… 220
5.4.1 器件簡介……………………………………………………………… 220
5.4.2 接口電路設(shè)計………………………………………………………… 221
5.5 基于微控制器和隔離CAN 收發(fā)器的電路……………………………… 222
5.5.1 器件簡介……………………………………………………………… 222
5.5.2 接口電路設(shè)計………………………………………………………… 223
5.6 無須擴(kuò)展外部CAN 控制器與CAN 收發(fā)器的CAN 接口電路………… 223
5.7 基于通用驅(qū)動庫的CAN 應(yīng)用編程……………………………………… 224
5.7.1 通用驅(qū)動庫簡介……………………………………………………… 224
5.7.2 CAN 應(yīng)用編程流程…………………………………………………… 270
5.7.3 編程解決方案………………………………………………………… 271
5.8 應(yīng)用示例———RS 232C/CAN 總線轉(zhuǎn)換器……………………………… 293
5.8.1 示例簡介……………………………………………………………… 293
5.8.2 工具介紹……………………………………………………………… 294
5.8.3 實現(xiàn)原理……………………………………………………………… 301
5.8.4 演示步驟……………………………………………………………… 301
5.9 程序編寫…………………………………………………………………… 304
5.9.1 宏配置………………………………………………………………… 304
5.9.2 變量定義……………………………………………………………… 305
5.9.3 主程序………………………………………………………………… 305
5.9.4 程序分解……………………………………………………………… 308
5.10 示例運(yùn)行…………………………………………………………………… 311
5.10.1 配置上位機(jī)軟件……………………………………………………… 311
5.10.2 運(yùn)行示例程序………………………………………………………… 312
第6章 CAN 總線在酒店客房智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用…………………………… 316
6.1 功能要求及方案論證……………………………………………………… 316
6.1.1 控制說明……………………………………………………………… 317
6.1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)……………………………………………………………… 319
6.1.3 硬件成本……………………………………………………………… 320
6.1.4 通信協(xié)議及CAN 地址分配………………………………………… 322
6.2 客房終端…………………………………………………………………… 322
6.3 客房終端硬件電路設(shè)計…………………………………………………… 323
6.3.1 電源部分電路設(shè)計…………………………………………………… 323
6.3.2 多按鍵中斷資源設(shè)計………………………………………………… 324
6.3.3 多繼電器驅(qū)動電路設(shè)計……………………………………………… 325
6.3.4 燈具調(diào)光電路設(shè)計…………………………………………………… 326
6.3.5 CAN 總線通信電路設(shè)計……………………………………………… 326
6.4 軟件設(shè)計…………………………………………………………………… 328
6.4.1 程序流程圖…………………………………………………………… 328
6.4.2 SJA1000控制器CAN 字節(jié)協(xié)議…………………………………… 328
6.4.3 客房終端源程序……………………………………………………… 330
6.4.4 CAN 總線控制模塊…………………………………………………… 345
6.4.5 CAN 總線控制模塊原理……………………………………………… 346
6.4.6 CAN 總線控制模塊源程序…………………………………………… 347
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 356