小型CAN网络硬件电路设计论文.doc

小型CAN网络硬件电路设计毕业论文 目 录 引 言 1 第1章 绪论 2 1.1 本课题研究的背景 2 1.2 现场总线相关文献概述 2 1.3 CAN总线概述及其发展趋势 3 1.3.1 CAN总线相关知识概述 3 1.3.2 CAN总线的发展趋势 3 1.4 本章小结 4 第2章 CAN总线的特点和协议简介 5 2.1 CAN总线的特点 5 2.2 CAN总线的分层结构 6 2.3 报文的传送及帧结构 6 2.3.1 帧的格式 7 2.3.2 帧的类型 7 2.4 CAN总线数据仲裁和检错 10 2.5 本章小结 11 第3章 CAN总线网络节点硬件电路设计 12 3.1 CAN网络设备节点总体设计方案 12 3.2 CAN节点主要芯片简介 13 3.2.1 STC89C52单片机简介 13 3.2.2 CAN控制器SJA1000简介 15 3.2.3 CAN收发器PCA82C250简介 18 3.3 CAN节点主要元件硬件电路设计 19 3.3.1 单片机电路连接设计 19 3.3.2 SJA1000电路连接设计 21 3.3.3 PCA82C250电路连接设计 22 3.4 CAN节点其他模块硬件电路设计 23 3.5 CAN节点内部数据收发原理 26 3.6 CAN总线原理图及PCB板图设计 27 3.6.1 原理图及PCB设计应遵循的原则 27 3.6.2 原理图及PCB板图设计的一般步骤 29 3.6.3本课题中原理图及PCB板图设计中应注意的问题 29 3.7 本章小结 30 第4章 CAN总线网络互联设计 31 4.1 CAN网络各节点之间通信互联设计 31 4.2. CAN总线网络通信原理 32 4.3本章小结 33 第5章 CAN总线网络的测试及运行 34 5.1 CAN总线网络节点硬件设备测试 34 5.2 CAN总线节点数据收发测试 34 5.3 CAN总线网络的运行 36 5.4 本章小结 38 结 论 39 致 谢 40 参考文献 41 引 言 CAN总线CAN总线是一种多主方式的串行总线，可以组建对等的总线通信系统；具有非破坏性总充和CRC校验等措施，传输具有高可靠性。这些优点使CAN总线在众多工业领域，尤其是CAN总线与其他现场总线相比具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN总线在通信能力的高可靠和易用性、传输距离远、成本低等方面有着明显的优势，成为业界最有前途的现场总线之一。现在，由于CAN总线自身的特点，其应用领域已由汽车行业扩展到过程工业、机械工业、机器人和楼宇自动化等领域。CAN技术和产业化在中国一定会拥有更加广阔的市场前景。 本设计利用串行通信技术，将合适的程序烧写到每个设备的单片机中，单片机对该设备的CAN控制器SJAl000进行正确初始化后，将要发送的数据通过该设备的CAN收发器PCA82C250输出至CAN总线上。接收时，接收设备首先通过滤波器选择发送信息的设备及其相关信息的选项，再由接收设备允许接收，最后返回相应数据的信息。在CAN网络中，所有数据都由CAN控制器SJAl000封装打包，再按CAN的两种模式BasicCAN 或者PeliCAN模式发送和接收，从而实现CAN总线通讯。 本文从课题的研究背景、CAN总线通信协议、CAN网络设备以及CAN总线各个设备之间的通信等方面对CAN总线技术进行了详细阐述，对CAN总线的硬件电路设计及其注意事项进行了详尽介绍，并且针对系统设计过程中可能出现的问题进行了一定的分析。 第1章 绪论 1.1 本课题研究的背景 现场总线（Fieldbus）是用线（Fieldbus）是指开放式、OSI参考模型，并且以计算机、微电子、网络通信技术为基础，因此它正从根本上改变控制系统的理念和方法，将大大推动工业控制领域发展。 现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术，也是计算机技术、网络技术、通信技术、自动化技术的集成。它是工业数字时代的先驱，它的出现和发展正在引起工业控制领域的一场革命，它不仅仅是最底层的控制系统，而且还是建立于整个工业体系的通信系统。由于其巨大的优势，现场总线被认为是工业控制发展的必然趋势。 现场总线的种类很多，例如以太网现场总线、RS-232总线、RS-485总线、CAN现场总线等等。在目前国际上现场总线群雄并起局面下, 用户应从实际应用工程特点出发去选择。风险分散、控制层开放、成本下降等各方面的优越性日益突现CAN总线概述及其发展趋势 1.3.1 CAN总线相关知识概述 CAN(Controller Area Network,控制器局域网)是一种高性能、高可靠、易开发且低成本的现场总线，也是最早在我国应用的现场总线之一。CAN是20世纪80年代（1983）德国Bosch(CAN是ISO国际标准