1、1现场总线 CAN 实验指导前言CAN(Controller Area Network)总线诞生和发展于汽车工业自动控制，是两线制“ 多主对等“ 总线型拓扑网络，能有效地支持较高安全等级的分布实时控制系统，是唯一有国际标准的现场总线(Field Bus)。不少知名的半导体产家都生产 CAN 控制器芯片，不管是哪种产品，都是严格遵守已经指定的 CAN 的规范和国际标准。因此，只要掌握了一种，其余的就可以触类旁通。SJA1000 是 Philips 半导体公司推出的独立式 CAN 控制器，本实验中，就是以 SJA1000 分别与 PC 机和单片机接口组成不同的 CAN 节点。现有的 CAN 标准协
2、议有两个：CAN2.0A 和 CAN2.0B。本实验中，默认采用的协议标准是 CAN2.0B 标准。当然，也可以通过设置相应的寄存器来使 SJA1000 按照 CAN2.0A 的方式工作。本实验装置，包括了计算机的“CAN 实验”软件、硬件电路和智能 CAN 节点的应用层程序三个部分。硬件电路主要是由单片机、SJA1000、PCA82C250、ISP 电路和一些输入输出电路构成（详见附录 2） 。按逻辑功能来划分，硬件电路可以分为两部分：转换器（EPP-CAN）和智能 CAN 节点（ CAN 节点） ；而计算机端的“CAN 实验”软件，则由VB.6 编写而成，能够完成的实验内容包括初始化、数据
3、发送与接收、对 CAN 节点的访问和对硬件输入输出的控制等。在硬件电路上包含有 ISP 下载线（只适用于 STC 系列单片机，硬件电路留有其它系列单片机的 ISP 接口，详见附录 3） ，方便实验者设计并下载自己的CAN 通信程序。由于时间和水平不足，部分实验的制作和安排有些匆忙，难免有错误和不足，希望老师同学们指出，并欢迎一起来讨论！请注意：1由于这个实验装置要求使用并口的 EPP 模式，而一般情况下，并口是处于 SPP 模式的。所以在有些计算机上，使用这个实验软件之前，必须重启计算机到 CMOS 里修改并口的工作模式和并口的端口地址/中断号。具体做法是：重启计算机，按“DEL”进入 CMO
4、S 设置，找到并口的选项：On Board Parallel（不同计算机的这个并口选项的位置是不同的） 。设置并口的工作模式为 EPP 模式；设置并口端口地址/中断号为 378H/IRQ7；2 “CAN 实验”这个软件的数据的主要输入输出格式为 16 进制（HEX ） ，在输入数据时，请不要把进制符号输入进去。例如：要输入 16 进制数“78H ”，正确：直接输入“78” 。 （不要引号，不要空格）错误：“78H” 、 “0x78”、 “&H78”等。3最好在实验开始之前，把显示器的分辨率调到 1024*768 或更高的分辨率。4在实验过程中，帮助文件可以帮你解决经常出现的问题。在附录 2 和
5、附录 3 中，有相关的硬件电路图和各个跳线接口的介绍，实验之前和实验过程中可以作为参考。附录 4 中有一个完整的 CAN 通信程序，仅供参考。2007.12.152目录实验一：CAN 控制器 SJA1000 入门3实验二：CAN 节点的数据发送接收6实验三：CAN 节点的访问与控制9实验四：CAN 总线竞争与总裁实验 13实验五：设计性实验，编写 CAN 节点的简单通信程序 15附录 1：计算机与 SJA1000 的接口介绍附录 2：硬件电路原理图附录 3：实验装置接口及跳线附录 4：一个 CAN 通信源程序3实验一 CAN 控制器 SJA1000 入门一实验目的1.熟悉 CAN 实验硬件和软
6、件，熟悉基本的界面操作和相关的硬件知识。2.学习 CAN 控制器 SJA1000 的的初始化过程，包括模式设置、滤波器设置、波特率设置和 SJA1000 工作方式设置等。掌握寄存器的设置与访问方法。3.理解在 PeliCAN 模式下，涉及到的所有寄存器的作用和意义。二实验内容1.准备工作计算机上的软件是通过并口来访问 SJA1000 的，并口与 SJA1000 的接口在附录 1 中有介绍。正式做实验之前。应该确认一下你的实验硬件是否连接正常，请按照以下要求进行确认：A实验装置的硬件电路上， SJA1000 是通过并口与计算机通信，请确认实验硬件与计算机的并口连接是否正确、各接口是否连接牢固，如
7、果连接头出现松动，请压紧。插拔并口的时候请不要太用力。电路背面较锋利，小心被划伤。B在每一个实验硬件上，都包括了两个 CAN 接口。分别是：并口-CAN 装换器的 CAN 接口和智能 CAN 节点的 CAN 接口。实验开始之前请确认这两个 CAN 接口已经连通。如果没有连接好，请用跳线把她们连接起来，CAN 总线的正确接法是（CANH-CANH，CANL-CANL） ，注意不要把 CANH 和 CANL 连在一起。C当总线上有多于 2 个 CAN 节点的时候，请把 82C250 的终端匹配电阻并接在CANH 与 CANL 之间。D请确认电路板的电源连接正确（ 5V 电源） 。不要把电源接反了。
8、2.熟悉 CAN 实验软件。从“开始| 所有程序”中找到“现场总线 CAN 实验” ，点击并打开，其主界面如图 1-1。4图 1-1 “CAN 实验”软件的主界面主界面中，包括 4 个部分。分别是基础实验、节点实验、网络检测和扩展实验。接下来，就是连接硬件设备。点击菜单“添加|添加转换器” ，然后在显示出的窗口点击“添加” ，即可完成这一步（如果硬件没有及时上电，请等待硬件上电）图 2。图 1-2.添加转换器52.成功添加转换器后，就可以开始做基础实验。在主界面点击进入“SJA1000 初始化” 。如图 3 所示。图 1-3.这是我门这次实验的 实验操作界面。3.参考教材的 SJA1000 相
9、关初始化流程，在图 3 这个界面完成对 SJA1000 的初始化工作，包括对模式寄存器、滤波器、波特率控制器和输出控制寄存器等的设置。三实验要求1.掌握 SJA1000 的初始化流程，并根据以下要求进行初始化：A：滤波器设置：（H）为数值符号，输入的时候不要写 H。ACR3=55（H） ，ACR2=AA（H） ，ACR1=01（H） ，ACR0=65 （H ） ；AMR3=00（H） ，AMR2=0F（H） ，AMR1=FF（ H） ，AMR0=FF（H）B：波特率等：BTR0=31（H） ，BTR1=1C（H）（10Kbps ）C：SJA1000 的工作协议（方式）SJA1000 按照 CA
10、N2.0B 协议工作（CDR） ；禁止 CLOCKOUT 引脚输出。D：SJA1000 的滤波器模式为单滤波。2.仔细观察实验过程，并记录 SJA1000 在不同模式下（MODE=01H ，08H） ，ACR3-ACR0、AMR3-AMR0 有什么不同的地方，并分析原因。.3.在实验报告上画出 SJA1000 的初始化流程图。6实验二 CAN 节点的数据发送与接收一实验目的1.进一步掌握 CAN 控制器 SJA1000 的寄存器设置2.掌握 CAN 节点的数据发送过程，CAN2.0B 协议下的扩展格式数据帧的发送。3.掌握 CAN 节点的数据接收过程，CAN2.0B 协议下的扩展格式数据帧的接
11、收。二实验内容1. CAN 节点的自发自收首先通过主界面的菜单添加转换器（其实也是一个 CAN 节点） 。添加成功后进入数据发送界面。请看图 2-1。 7图 2-1 “发送数据” 操作界面按照上面提示的步骤，并参考教材的相关流程，一步一步地进行实验。2.通过主界面进入 CAN 数据接收界面。CAN 数据接收实验的流程与发送流程有所不同，请仔细观察你每一步的操作结果，并记录下来。图 2-2。8图 2-2 “接收数据”操作界面3.实验中可能要用到的相关寄存器值及意义：0.模式寄存器（MODE）MODE=0x01、0X09、0X0D：SJA1000 已经进入了复位模式，这个时候不能进行数据接收发送。
12、MODE=0X08、0X0C：SJA1000 工作在正常模式下，允许数据的收发。1.命令寄存器(CMR).命令寄存器的各种值的意义:CMR=0x01: 普通方式发送一个数据CMR=0x02: 紧急发送当前数据，如果前依次的发送没有完成,撤消前一次发送.CMR=0x04: 释放数据接收缓冲接收区CMR=0X08: 清除数据溢出CMR=0X10: 以自接收方式发送数据2.状态寄存器(SR).状态寄存器反映的是 SJA1000 的当前活动状态.读取这个的值可以知道当前的 SJA10009是否允许接收和发送数据.状态寄存器共有 8 位,每一位都表示不同的状态.SR.7:总线状态 .SR.7=1:总线关
13、闭,SJA1000 不参与总线活动,有可能是总线错误引发的 .SR.7=0:总线正常SR.6:错误状态 .SR.6=1:出现错误,至少一个错误计数器达到或超过报警限额(0X60).SR.6=0:正常SR.5:发送状态 .SR.5=1:SJA1000 正在发送报文.SR.5=0:空闲SR.4:接收状态 .SR.4=1:SJA1000 正在接收报文.SR.4=0:空闲SR.3:发送完成状态 .SR.3=1:完成，最后一次已经发送成功SR.3=0:先前请求的发送还没有完成SR.2:发送缓冲区状态 .SR.2=1:释放，可以想发送缓冲区写报文.SR.2=0:锁定,不能访问发送缓冲区SR.1:数据溢出状
14、态 .SR.1=1:溢出,报文丢失SR.1=0:正常SR.0:接收缓冲器状态 .SR.0=1:存在有效报文.SR.O=0:没有报文三.实验要求1.要求掌握 CAN 的数据发送接收过程，了解状态寄存器在数据帧传送过程中的作用。2.要求掌握 CAN2.0B 协议下，CAN 数据帧的组成格式，认识 CAN 的 ID 号（ACR3，ACR2，ACR1 ，ACR0）与数据帧 ID 号的关系，认识在操作模式下，SJA1000的发送缓冲区的首地址、内容及意义。3.在实验报告上，分别画出数据发送和数据接收流程图。10实验三 CAN 节点的访问与控制一.实验目的1.进一步掌握 CAN2.0B 的数据帧格式，理解由 ID 号（ACR3-ACR0）与接收屏蔽寄存器（AMR3-AMR0 ）组成的验收滤波器的作用。2.理解 CAN 数据帧的标识符与目的 CAN 节点滤波器的匹配关系。二.实验内容1.“节点参数查询”：查看在一个运行正常情况下 CAN 节点的寄存器内容。请看图 3-1。图 3-1 读取 CAN 节点的部分寄存器2“.外设控制实验”：在 CAN 节点运行正常的情况下，通过上位机与 CAN 节点上单片机约定的格式，访问 CAN 节点的各种外部输入输出设备。体验在 CAN 网络条件下，对硬件设备的可靠及便捷的控制方式。请看图 3-2。
