现场总线技术大报告-CAN总线智能节点
基于CAN总线的智能节点设计
基于CAN 总线的智能节点设计朱悦涵，林立，邵明（福建工程学院福建福州350108）摘要：应用51单片机为控制核心结合其他的器件设计了一种能连接于CAN 总线上的智能节点。
通过单片机控制CAN 总线控制器SJA1000，并进一步通过CAN 总线收发器PCA82C250，实现该智能节点与CAN 总线的通信。
此外通过对MCS-51单片机的I/O 进行相应的扩展，使该智能节点具有了8输入和8输出的控制端口。
最终完成该智能节点并通过实际测试，验证了其实用性。
关键词：CAN 总线；智能节点；MCS-51；SJA1000中图分类号：TP336文献标识码：A文章编号：1674－6236（2012）24-0090-03Design of intelligent node based on CAN busZHU Yue -han ，LIN li ，SHAO Ming（Fujian University of Technology ，Fuzhou 350108，China ）Abstract:The thesis introduces a design of a kind of an intelligent node ，which is used to communicate with CAN bus.Single -chip microcomputer MCS -51is applied as a central controller ，of which other devices operate under control.Applying the Single -chip microcomputer to control CAN bus controller SJA1000realizes the communication with CAN bus ，through the CAN bus transceiver PCA82C250.Through I/O extension of MCS -51MCU ，the intelligent node has the control port of eight inputs and eight outputs.At last the practicability of the intelligent node has been verified by the practical tests.Key words:CAN bus ；intelligent node ；MCS-51；SJA1000收稿日期：2012-10-09稿件编号：201210026作者简介：朱悦涵（1981—），男，福建福州人，硕士，助教。
现场总线报告CAN
Control unit 2
CAN bus wiring
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基于现场总线的网络控制及其应用－陈虹实验室 汽车电子小组
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1-隐性(Recessive) 0-显性(Dominant)
(7) 故障封闭 CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是 持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当 总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。
(8) 连接CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上 是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的 限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单 元数减少。
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(3) 系统的柔软性 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加 单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。
(4) 通信速度 根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。在同一网络中， 所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速 度与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的 通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。
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通信速度和最大总线长度的关系
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1、基本概念
CAN总线元件
现场总线技术3-4 CAN总线 现场总线技术及其应用 教学课件
2020/7/2
12
物理层信号（PLS）
Physical Layer Signal Sublayer 物理层信号实现与位表示、位定时和同步相关
的功能
2020/7/2
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PLS－位定时
标称位速率（Nominal Bit Rate）：理想发送器在没有 重同步的情况下，发送的位数/秒
CAN采用非破坏性逐位仲裁技术，优先级发送，可以 大大节省总线冲突仲裁时间，在重负荷下表现出良好 的性能；CAN可以点对点、一点对多点（成组）及全 局广播等几种方式传送和接收数据。
CAN的直接通信距离最远可达10 km（传输速率为5 Kbit/s）；最高通信速率可达1 Mbit/s（传输距离为 40m）。
11
物理媒体连接（PMA）子层
Physical Medium Attachment Sublayer 功能：实现总线发送/接收的功能电路，并可提供总线
故障检测方法 CAN技术规范2.0B中没有定义该层的驱动器/控制器特
性，以便在具体应用中进行优化设计。 由物理媒体连接（PMA）和媒体从属接口（Physical
现场总线技术及其应用
第3讲
胡青松
2020/7/2
1
3.4.1 CAN总线概述
CAN是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通 信网络。
CAN协议遵循ISO/OSI模型，采用了其中的物理层、 数据链路层与应用层。
CAN可以多主方式工作，本质上也是一种CSMA/CD 方式，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地 向网络上的其它节点发送信息，而不分主从，节点之 间有优先级之分，因而通信方式灵活；
CAN总线系统智能节点设计
CAN总线系统智能节点设计作者：邹继军饶运涛信息工程系华东地质学院摘要：CAN总线上的节点是网络上的信息接收和发送站；智能节点能通过编程设置工作方式、ID地址、波特率等参数。
它主要由单片机和可编程的CAN通信控制器组成。
本文介绍这类节点的硬件设计和软件设计；其中软件设计包括SJA1000的初始化、发送和接收等应用中的最基本的模块子程序。
关键词：总线节点CAN 控制器引言：CAN (Controller Area Network)总线，又称控制器局域网，是Bosch公司在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越的性能、极高的可靠性、独特灵活的设计和低廉的价格，现已广泛应用于工业现场控制、智能大厦、小区安防、交通工具、医疗仪器、环境监控等众多领域。
CAN已被公认为几种最有前途的现场总线之一。
CAN总线规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准，CAN 协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层。
用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议，但由于CAN总线极高的可靠性，从而使应用层通信协议得以大大简化。
CAN总线与其他几种现场总线比较而言，是最容易实现、价格最为低廉的一种，但其性能并不比其他现场总线差。
这也是目前CAN总线在众多领域被广泛采用的原因。
节点是网络上信息的接收和发送站，所谓智能节点是由微处理器和可编程的CAN控制芯片组成，它们有两者合二为一的，如芯片P8XC592，也有如本文介绍的，独立的通信控制芯片与单片机接口，后者的优点是比较灵活。
当然，也有不要微处理器的节点。
下面以CAN通信控制器SJA1000为例，对CAN总线系统智能节点硬件和软件设计作一个全面的介绍。
CAN 通信控制器SJA1000 功能简介CAN的通信协议主要由CAN控制器完成。
CAN控制器主要由实现CAN总线协议的部分和实现与微处理器接口部分的电路组成。
对于不同型号的CAN总线通信控制器，实现CAN协议部分电路的结构和功能大多相同，而与微处理器接口部分的结构和方式存在一些差异。
can总线报告资料
can总线报告资料一、概述CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于汽车和工业领域的串行通信协议。
它具有高可靠性、高实时性和高带宽的特点，被广泛应用于车辆电子控制系统、工业自动化控制系统等领域。
本报告旨在介绍CAN总线的基本原理、应用领域和技术特点。
二、CAN总线的基本原理1. 物理层CAN总线采用双绞线进行数据传输，通信速率可达到1Mbps。
它采用差分信号传输，具有抗干扰能力强的特点。
CAN总线的物理层标准有CAN 2.0A和CAN 2.0B两种，分别适用于不同的应用场景。
2. 数据链路层CAN总线采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）的数据链路层协议。
它通过监听总线上的数据活动来实现多节点之间的数据传输。
当多个节点同时发送数据时，会发生冲突，此时通过冲突检测和重新发送机制来解决冲突问题。
3. 帧格式CAN总线的数据传输以帧为单位进行。
CAN帧由起始位、标识符、控制位、数据域和校验位组成。
其中，标识符用于区分不同的数据帧，数据域用于传输实际数据，校验位用于检测数据的正确性。
三、CAN总线的应用领域1. 汽车电子控制系统CAN总线被广泛应用于汽车电子控制系统，如发动机控制单元（ECU）、制动系统、空调系统等。
它可以实现多个控制单元之间的高速数据传输和实时协同工作，提高整车的性能和安全性。
2. 工业自动化控制系统CAN总线在工业自动化领域的应用也非常广泛。
它可以连接各种传感器、执行器和控制器，实现工业设备之间的数据交换和控制。
通过CAN总线，工业自动化系统可以实现高效、可靠的数据传输和实时控制。
3. 其他领域除了汽车和工业领域，CAN总线还被应用于其他领域，如航空航天、医疗设备、军事装备等。
它的高可靠性和实时性使得CAN总线成为这些领域中的首选通信协议。
四、CAN总线的技术特点1. 高可靠性CAN总线采用差分信号传输和冲突检测机制，具有抗干扰能力强的特点。
面向智能制造现场总线技术的创新应用
面向智能制造现场总线技术的创新应用智能制造作为现代制造业的发展趋势，其核心在于通过高度自动化和智能化的生产方式，提高生产效率、降低成本、提升产品质量。
现场总线技术作为智能制造系统中的关键技术之一，它通过将传感器、执行器、控制器等设备通过数字通信网络连接起来，实现设备间的信息交换和协同工作。
本文将探讨面向智能制造的现场总线技术的创新应用，分析其在智能制造领域的重要作用和发展趋势。
一、智能制造现场总线技术概述智能制造现场总线技术是指在智能制造系统中，用于连接和控制现场设备的数据通信技术。
它能够实现设备间的高速、可靠、实时的数据传输，是智能制造系统实现自动化、智能化的基础。
现场总线技术的核心价值在于其能够支持多种设备和系统的集成，提供灵活的网络拓扑结构，以及强大的数据处理和分析能力。
1.1 现场总线技术的核心特性现场总线技术的核心特性包括实时性、可靠性、开放性和互操作性。
实时性是指现场总线能够保证数据传输的及时性，满足智能制造过程中对时间敏感性的要求。
可靠性则是指现场总线在各种工业环境下都能稳定运行，保证数据传输的准确性和完整性。
开放性意味着现场总线技术能够支持多种设备和协议，易于扩展和升级。
互操作性则是指不同品牌和型号的设备能够通过现场总线技术无缝连接和协同工作。
1.2 现场总线技术的应用场景现场总线技术在智能制造中的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 自动化生产线：现场总线技术可以连接生产线上的各种传感器、执行器和控制器，实现生产过程的自动化控制。
- 机器人协同作业：通过现场总线技术，可以实现多台机器人之间的协同作业，提高生产效率和灵活性。
- 能源管理：现场总线技术可以用于监控和控制工厂的能源消耗，实现能源的优化配置和节能减排。
- 质量控制：现场总线技术可以实时收集生产过程中的数据，用于产品质量的监控和分析，提高产品质量。
二、智能制造现场总线技术的创新应用随着智能制造技术的不断发展，现场总线技术也在不断创新和升级，以适应智能制造的新需求。
现场总线与工业以太网CAN总线
现场总线的应用领域
1 工业自动化
现场总线广泛应用于工业 自动化领域，可以连接各 种传感器、执行器和控制 设备。
2 智能建筑
现场总线可用于实现智能 建筑系统，如自动调光、 空调控制和安防监控。
3 交通运输
现场总线在交通运输领域 中用于车辆控制、交通信 号控制和智能交通管理。
工业以太网CAN总线的定义和特点
什么是工业以太网CAN总线
工业以太网CAN总线是一种用于工业控制系统的 高速通信协议，具有分布式控制和实时性的特 点。
特点
工业以太网CAN总线具有高可靠性、抗干扰性强、 支持多主控制的特点，适用于复杂的工业环境。
工业以太网CAN总线的应用领域
1 汽车制造
工业以太网CAN总线广泛应用于汽车制造领域，用于车辆控制和数据通信。
现场总线
优势：实时性好、可扩展性强 劣势：系统复杂、通信速率较低
工业以太网CAN总线
优势：通信速率高、可靠性强 劣势：系统复杂性较低
结论和总结
现场总线和工业以太网CAN总线都是用于工业自动化领域的通信协议，根据实 际需求选择合适的协议对于构建可靠的控制系统至关重要。
现场总线与工业以太网 CAN总线
现场总线和工业以太网CAN总线是工业领域中常见的通信协议。本次演讲将深 入探讨它们的定义、特点、应用领域以及比较优劣。
现场总线的定义和特点
什么是现场总线
现场总线是一种用于工业自动化中的数字通信协议，允许多个设备共享同一通信线路。
特点
现场总线具有实时性好、可扩展性强、可靠性高的特点，能够支持复杂的工业控制系统。
2 工业自动化
工业以太网CAN总线可用于工业自动化系统的设备连接和实时通信。
3 能源监控
《现场总线技术及应用》课件7CAN总线
③ 恢复管理：发送期间，对于丢失仲裁或被错误 干扰的帧，LLC子层具有自动重发送功能，在发 送成功完成前，帧发送服务不被用户认可。
MAC子层
(7)出错误管理逻辑(EML)：按照CAN协议进行 传输层出错界定。
2、SJA1000的寄存器结构及地址分配表
3、SJA1000的工作原理与硬件接口电路
发送缓冲区用于存贮由微处理器至SJA1000的发送报 文，它可分为描述符和数据场，发送缓存器可借助微控 制器写入或读出。描述符为两个字节：包括标识符、远 程发送请求位（RTR）和数据长度码（DLC）。数据场 为8个字节空间，存贮0～8个数据。
⑶接收缓存器0和1(RXB、RXFIFO)：均由10个字节组成， 交替存贮由总线接收到的报文，当一个缓存器被分配 给CPU，位流处理器可以对另一个进行写操作。
⑷接收过滤器(ACF): 将接收到的标识符与接收过滤寄 存器中的内容比较，并决定是否接受该条消息。如果 该条消息通过接收测试，则将其存入接收缓冲器。
时钟分频寄存器控制SJA1000向CPU输出CLKOUT频率。
SJA1000由微处理器通过8位地址数据复用总线 和基本读写控制信号进行控制。SJA1000的中断 请求信号INT连至微处理器的外部中断输入端， CAN控制器可通过中断进行数据通信。
在网络通信中所涉及的数据链路层和物理层的操 作由SJA1000芯片自动完成，无需微处理器的干 预。例如总线的定时与同步、总线的仲裁、CRC 与其它填充位的插入等均由SJA1000自动完成。
第二节 CAN技术规范
一种多主总线，采用OSI的三层网络结构——物理 层、数据链路层和应用层。
现场总线CAN原理与应用技术综述报告
现场总线CAN综述报告CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。
在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。
由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。
为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。
此后，CAN 通过ISO11898及ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。
它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
一． CAN总线的产生与发展控制器局部网（CAN－CONTROLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。
控制器局部网将在我国迅速普及推广。
随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步。
由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为：控制面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。
分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。
这类系统是以微型机为核心，将 5C 技术--COMPUTER（计算机技术）、CONTROL（自动控制技术）、COMMUNICATION（通信技术）、CRT（显示技术）和 CHANGE（转换技术）紧密结合的产物。
现场总线技术大报告-CAN总线智能节点
现场总线技术报告CAN总线智能节点班级：机03A-1学号：8888姓名：尚亦鹏概述近年来工业测控系统从传统的集中测量控制系统转向网络化的集散控制系统。
随着现场总线技术高速发展和标准化程度的不断提高，以现场总线技术为基础的开放型集散测控系统得到广泛应用。
总线式控制器局域网(controller area network，CAN)属于现场总线范畴，是一种能有效支持分布式控制的串行通信网络，可将挂接在现场总线上作为网络节点的智能设备连接成网络系统，并进一步构成集散测控系统。
CAN智能节点位于传感器和执行机构所在的现场，在集散控制系统中起着承上启下的作用。
一方面，它必须和上位机进行通信，以完成数据交换；另一方面，它根据系统的需要以完成测量与控制的功能。
因此，CAN智能节点的设计在工业集散测控系统中有着十分重要的作用。
本技术报告将介绍一种基于ARM处理器STM32F107和CAN收发器CTM8251构建的CAN智能节点的设计方案。
一、CAN 智能节点硬件设计图1：CAN 总线智能节点硬件电路原理图图2：CTM8251与CAN控制器间的电路连接图3：CTM8251网络拓扑结构图CAN收发器CTM8251芯片采用全灌封工艺，内部集成CAN-bus 所必须的收发电路，完全电气隔离电路，隔离电压（DC2500V）。
CTM8251是用于CAN控制器与CAN总线之间的接口芯片。
支持标准波特率：5kbps—1Mbps 。
该芯片是用于CAN控制器与CAN 总线之间的接口芯片，具有将CAN控制器逻辑电平转换为CAN总线的差动电平的功能，另外CTM8251还具有对CAN控制器与CAN总线之间的隔离作用。
在同一个CAN- bus 网络中，最多可连接110 个CTM8251。
ARM处理器STM32F107是意法半导体推出全新STM32互连型（Connectivity）系列微控制器中的一款性能较强产品，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，其中就带有两路CAN2.0B接口，故可用作于CAN控制器，用于CAN节点的数据的接受和发送。
CAN总线技术详解
CAN总线技术详解CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。
最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。
比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。
一个由CAN 总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。
实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。
CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。
另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。
CAN总线技术原理CAN总线使用串行数据传输方式，可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。
CAN与I2C总线的许多细节很类似，但也有一些明显的区别。
当CAN总线上的一个节点（站）发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。
对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收。
每组报文开头的11位字符为标识符，定义了报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。
在同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。
当几个站同时竞争总线读取时，这种配置十分重要。
当一个站要向其它站发送数据时，该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片，并处于准备状态；当它收到总线分配时，转为发送报文状态。
CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出，这时网上的其它站处于接收状态。
每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测，判断这些报文是否是发给自己的，以确定是否接收它。
由于CAN总线是一种面向内容的编址方案，因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。
我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。
当所提供的新站是纯数据接收设备时，数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。
CAN总线智能节点设计
《自动化技术与应用》２００８年第２７卷第７期Techniques of Automation & Applications | 9CAN 总线智能节点设计宋清昆，吴立松（哈尔滨理工大学 自动化学院，黑龙江 哈尔滨 １５００８０）摘 要：ＣＡＮ总线节点是网络上的信息接收和发送站，智能节点就是能通过编程设置工作方式，波特率等参数，本文给出了基于ＣＡＮ控制器ＳＡＪ１０００的智能节点的硬件电路设计、软件结构设计以及一种高精度信号调理电路设计。
关键字：ＣＡＮ总线；智能节点；ＳＡＪ１０００中图分类号：ＴＰ３３６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２００８）０７－０００９－０３CAN Bus-Based Intelligent NodeSONG Qing-kun,WU Li-song(Automation College,Habin Univ.Sci and tec.Habin 150080,China)Abstract: This paper presents an intelligent node based on CAN controller SAJ1000. A high-accuracy singal conditioner is alsopresented .Keyword: CAN bus; intelligent node; SAJ1000收稿日期：２００８－０１－１１１ 引言现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网络，已成为工业数据总线的一个新热点［１］。
ＣＡＮ总线技术属于现场总线的范畴。
它是２０世纪８０年代初德国的ＢＯＳＣＨ公司用来解决汽车内部的复杂硬件信号接线问题的一种串行通信网络。
它以实时性、高可靠性、强抗干扰性、低成本等特点得到了人们的重视［２］。
ＣＡＮ总线与其它几种现场总线比较而言，是最容易实现、价格最为低廉的一种，但其性能并不比其它现场总线差。
CAN总线节点设计说明
一、现场总线、现场总线系统(FCS)、现场总线智能节点现场总线现场总线是一种工业数据总线，它主要解决现场的智能化仪表、控制器、协作机构等现场设备间的数字通讯以与这些现场设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
近年来，国际上形成了多种成熟的现场总线，较为著名的有过程现场总线PROFIBUS(Process Fieldbus)、基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)、控制器局域网现场总线CANbus(Control Area Network)、可寻址远程传感器数据通路(HART)和局部操作网络(LONWORKS)。
从资料分析和应用实践来看，FF、LONWORKS或HART与国的技术状况和承受能力有一定距离。
CAN总线更适合我国国情，其通信芯片价格较为低廉。
本项目研制的智能节点就采用了CAN 总线技术。
CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测量仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。
他是一种多主总线，通信介质可以使双绞线、同轴电缆和光导纤维。
通信速率可达1Mbps 。
归纳起来，CAN总线主要有以下特点：（1）、网络中任一节点均可作为主节点，主动发送数据。
解决了许多传统总线的从节点无法主动向其他节点发送数据的难题，给用户的系统设计提供了极大的灵活性。
（2）、CAN网络中节点可分优先权满足不同要求。
（3）、抗干扰能力强，速度快，且工程简单，普通双绞线40米时可达1Mbps 。
（4）、调试维护方便。
（5）、CAN用户可以定义自己的CAN语言，即子层数据协议，然而这个协议需遵守ISO/OSI 参考模型的第7层（应用层）标准。
当然，用户也可以使用标准的CAN子层数据协议，如工业标准CAN协议Allen-Bradley’s DEVICE net ，直接利用它们进行方案开发，通过这些数据协议，建立了应用层与物理层之间的联系。
（6）、CAN协议采用CRC校样并可提供相应的错误处理功能，保证数据的可靠性。
最新-CAN智能节点的设计 精品
CAN智能节点的设计摘要总线是一种流行的实时性现场总线，文中提出了一种基于430单片机，并以2510为控制器的智能节点设计方案，该方案利用430通过标准接口可实现对2510的控制，并能够完全实现总线规范。
关键词智能节点；430；2510；数据通信１引言ＣＡＮ总线是控制器局域网ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔ-ｗｏｒｋ总线的简称，它属于现场总线范畴，是一种能有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，它可将挂接在现场总线上作为网络节点的智能设备连接成网络系统，范文先生网收集整理并进一步构成自动化系统，从而实现基本的控制、补偿、计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。
ＣＡＮ总线智能节点在分布式控制系统中起着承上启下的作用。
它位于传感器和执行机构所在的现场，一方面和上位机ＰＣ或者工控机进行通信，以完成数据交换；另一方面又可根据系统的需要对现场的执行机构或者传感器进行控制和数据采集。
它常常将一些简单的过程控制程序放在底层模块中，从而减少了通信量，提高了系统控制的实时性。
因此，智能化模块设计在ＣＡＮ系统中有着十分重要的作用。
本文将给出一种用ＭＳＰ４３０单片机和ＭＣＰ２５１０ＣＡＮ控制器组成的总线智能节点的设计方案见图１，该方案中的单片机和ＣＡＮ控制器通过标准的ＳＰＩ接口进行通信，因此，该节点能够完成对被控器件的数据采集上报，并接受上位机的命令，进而进行解析以完成对执行机构的控制。
为了调试简单，本方案作了一些改动一是使ＭＣＰ２５１０工作在环回模式，也就是数据由发送缓存直接发送到接收缓存，由于不经过ＣＡＮ收发器和ＣＡＮ总线，而只是使用了它的一个发送缓存和一个接收缓存，因而方便了调试；二是把被控器件的数据采集和对执行机构的控制部分略去，而这些功能在以后可以方便地添加，这样，在实际使用时，只要对程序稍作修改就可应用。
２硬件设计本设计的整个接口模块主要由两部分组成ＣＡＮ控制器ＭＣＰ２５１０和微控制器ＭＳＰ４３０。
现场总线技术第四章CAN总线详解
第1章 现场总线概述
CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤， 选择灵活。
CAN器件可被置于无任何内部活动的睡眠方式 相当于未连接到总线驱动器 可降低系统功耗 其睡眠状态可借助总线激活或者系统的内部 条件被唤醒。
第1章 现场总线概述
CAN简介
最初为汽车测控数据通信而设计的CAN ， 现已在多领域被广泛采用 航天、电力、石化、冶金、纺织、造纸、
仓储等行业 火车、轮船、机器人、楼宇自控、医疗器
械、数控机床、智能传感器、过程自动 化仪表等
第1章 现场总线概述
CAN的主要技术特点
CAN网络上的节点不分主从 任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其 他节点发送信息，通信方式灵活
第1章 现场总线概述
CAN通信控制器SJA1000
接收缓冲器（ＲＸＢ,ＲＸＦＩＦＯ）: 是 ＣＰＵ和接收滤波器之间的接口, 用来存 储从ＣＡＮ总线收到并接收的报文。接收 缓冲器FIFO共６４字节长。其中有１３ 字节的窗口可供ＣＰＵ访问。在ＣＰＵ处 理一个报文的同时，由这个ＦＩＦＯ继续 接收其它正在到来的报文
第1章 现场总线概述
SJA1000的应用电路
SJA1000与以下芯片或电路组合，构成CAN应用节点
微控制器CPU 总线收发器 晶振、电源、复位电路 其它测量控制电路
第1章 现场总线概述 SJA1000的应用电路
第1章 现场总线概述
其它与CAN通信相关的器件
INTEL 82527CAN通信控制器，支持CAN 2.0B 规范
CAN采用非破坏性的总线仲裁技术(载波监听 多路访问、逐位仲裁)
CAN网络上的节点具有不同的优先级，
CAN智能节点的设计.
CAN智能节点的设计2008-01-20摘要：CAN总线是一种流行的实时性现场总线，文中提出了一种基于MSP430单片机，并以MCP2510为CAN控制器的智能节点设计，该方案利用MSP430通过标准SPI接口可实现对MCP2510的控制，并能够完全实现CAN总线规范。
关键词：CAN智能节点；MSP430；MCP2510；数据通信１引言ＣＡＮ总线是控制器局域网（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔ-ｗｏｒｋ）总线的简称，它属于现场总线范畴，是一种能有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，它可将挂接在现场总线上作为网络节点的智能设备连接成网络系统，并进一步构成自动化系统，从而实现基本的'控制、补偿、计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。
ＣＡＮ总线智能节点在分布式控制系统中起着承上启下的作用。
它位于传感器和执行机构所在的现场，一方面和上位机（ＰＣ或者工控机）进行通信，以完成数据交换；另一方面又可根据系统的需要对现场的执行机构或者传感器进行控制和数据采集。
它常常将一些简单的过程控制程序放在底层模块中，从而减少了通信量，提高了系统控制的实时性。
因此，智能化模块设计在ＣＡＮ系统中有着十分重要的作用。
本文将给出一种用ＭＳＰ４３０单片机和ＭＣＰ２５１０ＣＡＮ控制器组成的总线智能节点的设计方案（见图１），该方案中的单片机和ＣＡＮ控制器通过标准的ＳＰＩ接口进行通信，因此，该节点能够完成对被控器件的数据采集上报，并接受上位机的命令，进而进行解析以完成对执行机构的控制。
为了调试简单，本方案作了一些改动：一是使ＭＣＰ２５１０工作在环回模式，也就是数据由发送缓存直接发送到接收缓存，由于不经过ＣＡＮ收发器和ＣＡＮ总线，而只是使用了它的一个发送缓存和一个接收缓存，因而方便了调试；二是把被控器件的数据采集和对执行机构的控制部分略去，而这些功能在以后可以方便地添加，这样，在实际使用时，只要对程序稍作修改就可应用。
CAN总线智能节点设计的开题报告
CAN总线智能节点设计的开题报告一、研究背景随着车辆电子化程度的不断提高, CAN总线作为一种先进的数据传输方式，被广泛应用于车辆领域。
CAN总线通过在车辆多个控制单元之间传输信息，实现不同控制单元之间的通信，进而协调、控制车辆的行进过程。
因此，对于CAN总线的研究和开发一直是车辆电子化领域的重要研究方向。
本课题主要研究CAN总线智能节点的设计，主要涉及到CAN总线的通信协议研究、节点硬件设计和控制算法设计等方面。
二、研究内容1. CAN总线的通信协议研究CAN总线的传输速率高、容错能力强等特点，在车辆应用领域有广泛的应用。
本课题将对CAN总线的通信协议进行研究，包括标准的CAN2.0A/B协议、高速CAN总线协议（CAN FD）等。
2. 节点硬件设计本课题将设计CAN总线智能节点的硬件电路，包括节点控制芯片的选择、电源管理、通信接口等部分。
该部分设计的重点是节点控制芯片的选择和与CAN总线通信的电路设计。
3. 控制算法设计CAN总线智能节点需要能够接收、解析CAN总线上的信息，并根据信息进行相应的控制。
本课题将设计节点的控制算法，使节点能够准确地执行控制指令，并实现车辆控制的功能。
三、研究意义本课题的研究成果将具有以下意义：1.为车辆电子化领域提供一种新的通信方式CAN总线作为车辆电子化领域中的一种通讯方式，其容错能力强、传输速率快等优点，是广泛应用的通信方式。
本研究将为该领域提供一种新的总线节点设计方案。
2.提高车辆控制系统的稳定性和可靠性CAN总线智能节点通过多控制单元之间的通信，能够协调车辆控制系统的各项工作，提高车辆控制系统的稳定性和可靠性。
3.促进车辆智能化的发展智能节点技术是实现车辆智能化的重要手段之一。
本研究对于车辆智能化的发展具有重要推动作用。
四、研究方法本课题的研究方法包括理论分析、仿真实验和系统实现等方面：1.理论分析本研究将分析CAN总线协议的基本原理、节点硬件电路设计的相关知识、控制算法的设计方法等方面的理论知识。
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现场总线技术报告CAN总线智能节点班级：机03A-1学号：8888姓名：尚亦鹏概述近年来工业测控系统从传统的集中测量控制系统转向网络化的集散控制系统。
随着现场总线技术高速发展和标准化程度的不断提高，以现场总线技术为基础的开放型集散测控系统得到广泛应用。
总线式控制器局域网(controller area network，CAN)属于现场总线范畴，是一种能有效支持分布式控制的串行通信网络，可将挂接在现场总线上作为网络节点的智能设备连接成网络系统，并进一步构成集散测控系统。
CAN智能节点位于传感器和执行机构所在的现场，在集散控制系统中起着承上启下的作用。
一方面，它必须和上位机进行通信，以完成数据交换；另一方面，它根据系统的需要以完成测量与控制的功能。
因此，CAN智能节点的设计在工业集散测控系统中有着十分重要的作用。
本技术报告将介绍一种基于ARM处理器STM32F107和CAN收发器CTM8251构建的CAN智能节点的设计方案。
一、CAN 智能节点硬件设计图1：CAN 总线智能节点硬件电路原理图图2：CTM8251与CAN控制器间的电路连接图3：CTM8251网络拓扑结构图CAN收发器CTM8251芯片采用全灌封工艺，内部集成CAN-bus 所必须的收发电路，完全电气隔离电路，隔离电压（DC2500V）。
CTM8251是用于CAN控制器与CAN总线之间的接口芯片。
支持标准波特率：5kbps—1Mbps 。
该芯片是用于CAN控制器与CAN 总线之间的接口芯片，具有将CAN控制器逻辑电平转换为CAN总线的差动电平的功能，另外CTM8251还具有对CAN控制器与CAN总线之间的隔离作用。
在同一个CAN- bus 网络中，最多可连接110 个CTM8251。
ARM处理器STM32F107是意法半导体推出全新STM32互连型（Connectivity）系列微控制器中的一款性能较强产品，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，其中就带有两路CAN2.0B接口，故可用作于CAN控制器，用于CAN节点的数据的接受和发送。
由图1可知，电路主要由ARM 微控制器STM32F107 ，CAN 收发器CTM8251T 以及外部件晶振、电源等三部分构成。
二、CAN 智能节点的软件设计CAN总线智能节点的软件设计主要包括三个部分：CAN节点初始化，CAN报文发生和报文接收。
CAN节点的通讯实质上就是对CAN控制器内部各寄存器进行读写，由于这些寄存器或发送、接收缓冲区均有确定的地址，CPU可通过外设的访问指令对他们进行读写操作从而完成CAN控制器的初始化及CAN报文的收发。
当然要将CAN总线应用于通讯任务比较复杂的系统中，还需详细了解有关CAN总线错误、总线脱离处理，接收滤波处理、波特率参数设置和自动检测，以及CAN总线通讯距离和节点数的计算等方面的内容。
1、CAN 智能节点初始化CAN控制器配置主要有工作方式设定，波特率设定以及错误检测设定三项。
1工作方式设定控制器有6种操作模式:配置模式，关闭模式，正常工作模式，监听模式，自检模式和错误识别模式。
○1.配置模式在使用CAN模块之前必须将其初始化，这个过程只能在配置模式下完成。
在正常工作模式下，所有控制着配置模式的寄存器都不能够再线改写。
即在正常收发数据的时候，CAN模块将禁止进入配置模式，保护配置寄存器，总线定时寄存器，标志符接收寄存器和标志符屏蔽寄存器等不被改写。
同样，在配置模式下，模块也不会进行发送和接收。
○2.关闭模式在关闭模式下，模块不会收发数据，CAN模块可以通过配置WAKIF位用于总线激活，同时任何悬挂的中断将保留，错误计数器的值也将保留。
这种模式类似与其他外围模块的低功耗睡眠模式，它将关闭模块的内部时钟，以减小模块的功耗，等待唤醒中断WAKIF激活以进入正常工作模式。
○3.正常工作模式正常工作模式是控制器的标准工作模式。
在该模式下，模块主动监听所有总线信息和产生应答位，错误帧等，这也是CAN控制器在总线上发送数据的唯一方式。
○4.监听模式监听模式为CAN模块提供了所有接收信息，包括错误信息的方法。
监听模式是一种无记载模式，即在这种模式下没有信息被发送，包括错误标志或是应答信号。
该模式下过滤器和屏蔽器可以只允许特殊信息装入接收寄存器，或者通过将过滤器和屏蔽器清0来接收任何信息，而错误寄存器复位但不工作。
模块通过配置CANCON进入监听模式。
○5.自检模式自检模式允许信息不发送到CAN总线，而在发送缓冲器和接收缓冲器之间进行内部信息收发。
该模式可用于系统的开发测试过程。
自检模式也是一种无记载模式，即在这种模式下没有信息被发送，包括错误标志或是应答信号。
该模式下过滤器和屏蔽器可以只允许特殊信息装入接收寄存器，或者通过将过滤器和屏蔽器清0来接收任何信息，而错误寄存器复位但不工作。
模块通过配置CANCON 进入自检模式。
○6.错误识别模式错误识别模式下模块能够被配置为忽略所有错误，接收任何信息的方式。
该模式下的所有信息，包括有效信息和无效信息都被接收并复制到接收缓冲器中。
2波特率设定在CAN总线上的所有节点都必须有相同的波特率。
CAN协议使用反向不归零(NRZ)编码，这个编码不能对数据串的时钟进行编码，所以，接收节点的时钟必须同步于发送节点的时钟。
由于振荡器或发送时钟可能随节点的不同而改变，所以接收器必须要有与发送时钟边沿同步的锁相回路(PLL)，使接收器始终同步。
由于数据是NRZ编码，有必要加一个填充位以确保至少没6个时钟周期后产生一个脉冲边沿，使数字锁相回路(DPLL)同步。
CAN控制器位定时通过锁相环DPLL得到，DPLL配置成与数据同步并为传输数据提供定时时间。
DPLL将一位时间分成许多称为时间当量的(TQ)的最小时间周期所组成的时间段。
总线的定时功能是在位时间帧中执行的，例如与自身振荡器同步，网络传输延时补偿和采样节点，都是通过DPLL的可编程位定时逻辑来配置。
CAN 总线上的所有器件都必须使用相同的位率。
3错误检测设定CAN协议具有精密的检测装置，以下错误可以被检测到：○1、CRC错误使用循环冗余检测(CRC)发送器可以从数据帧头位到数据帧尾位计算出位序列的特殊检测位，这个CRG序列以CRC域传输，接收节点也使用同样的计算式计算CRC序列并且与接收序列比较。
如果被检测出不匹配，则说明发生了一个CRC错误或一个错误帧，信息被重发。
○2、应答错误在信息的应答域内，发送器会检测应答位(已作为隐性位发送)是否有显性位。
如果没有几，其他节点是不会正确接收到帧的，一个应答错误产生时，会产生第四章系统的软件设计与实现一个帧错误并将重发这个信息。
○3、格式错误如果在一个节点在4个部分(包括帧尾，帧中间，应答界定符和CRC界定符)其中的一个检测到显性位，会产生一个格式错误和一个错误帧，并且将信息重发。
○4、位错误当发送器在监测当前的总线电平并与刚发送位的电平进行比较时，如果发送器发送一个显性位而检测到一个隐性位，或相反时，就会产生一个位错误。
不过在仲裁和应答期间p如果出现上述情况则不产生位错位，这是因为仲裁正在进行。
○5、错误状态，方式及错误计数器检测到的错误将公布到错误帧经过的其他节点。
发送失败的错误信息会尽可能快的地重复发送帧，而且根据内部错误计数器，每个CAN节点都可有3个错误状态(主动错误，被动错误和总线断开)之一，主动错误状态是一种通常状态，能够不受任何限制的发送信息和主动错误帧(由显性位组成)，在被动错误状态，可以发送信息和被动错误帧(由隐性位组成)。
总线断开会使这个节点暂时不能参与总线通信，当处于断开状态时，既不能接收信息也不能发送信息。
初始化程序通过将控制字写入控制器的寄存器里来对CAN节点进行初始化。
CAN节点初始化程序流程：设置CPU进入复位模式，之后对模式寄存器、时钟分频寄存器、中断寄存器、接收屏蔽寄存器、接收代码寄存器、总线定时寄存器、输出控制寄存器、接收缓冲起始地址寄存器、发送错误计数寄存器和错误代码捕捉寄存器进行初始化。
ARM处理器STM32F107的CAN初始化主要包括工作方式的设置、接收滤波方式的设置、接收屏蔽寄存器和接收代码寄存器的设置、波特率参数设置和中断允许寄存器的设置等。
在完成STM32F107的初始化设置后，STM32F107就可以回到工作状态进行正常的通讯任务。
下面简要的给出了STM32F107的CAN节点初始化汇编伪代码程序。
程序中寄存器符合表示的是STM32F107相应寄存器占用的片外存储器地址，这些符号可在程序的头部用伪指令EQU进行定义。
STM32F107图4：CAN智能节点初始化子程序流程图CANINI:MOV DPTR #MOD ;方式寄存器MOV A #09H ;进入复位模式对STM32F107进行初始化.MOVX @DPTR AMOV DPTR #CDR ;时钟分频寄存器MOV A #88H ;选择PeliCAN 模式关闭时钟输出CLKOUTMOVX @DPTR AMOV DPTR #IER ;中断允许寄存器MOV A #0DH ;开放发送中断超载中断和错误警告中断MOVX @DPTR AMOV DPTR #AMR ;接收屏蔽寄存器MOV R6 #4MOV R0 #DAMR ;接收屏蔽寄存器内容在片内RAM 中的首址AMR: MOV A @R0MOVX @DPTR A ;接收屏蔽寄存器赋初值INC DPTRDJNZ R6 AMRMOV DPTR #ACR ;接收代码寄存器MOV R6 #4MOV R0 #DACR ;接收代码寄存器内容在片内RAM 中的首址ACR: MOV A @R0MOVX @DPTR A ;接收代码寄存器赋初值INC DPTRDJNZ R6 ACRMOV DPTR #BTR0 ;总线定时寄存器0MOV A #03HMOVX @DPTR AMOV DPTR #BTR1 ;总线定时寄存器1MOV A #0FFH ;25MHz 晶振情况下设置波特率为200kbps.MOVX @DPTR AMOV DPTR #OCR ;输出控制寄存器MOV A #0AAHMOVX @DPTR AMOV DPTR #RBSA ;接收缓存器起始地址寄存器MOV A #0 ;设置接收缓存器FIFO 起始地址为0MOVX @DPTR AMOV DPTR #TXERR ;发送错误计数寄存器.MOV A #0 ;清除发送错误计数寄存器MOVX @DPTR AMOV DPTR #ECC ;错误代码捕捉寄存器MOVX A @DPTR ;清除错误代码捕捉寄存器MOV DPTR #MODE ;方式寄存器MOV A #08H ;设置单滤波接收方式并返回工作状态MOVX @DPTR ARET2、CAN智能节点的报文发送过程ARM处理器STM32F107可使用多个发送缓冲器发送报文数据。