[工学]第10章单片机高级应用实例
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CAN总线概述
CAN总线具有以下技术特性
10 单片机高级应用实例
wk.baidu.com
CAN每帧信息都采用CRC校验及其他检错措施，保证
了数据的出错率极低。
通信介质要求低，用户接口简单，编程方便，容易构建
用户系统。
采用不归零码（NRZ Non-Return-Zero）编码解码方式，
并采用位填充方式。
10.1 CAN总线节点的设计
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 多主机局域网，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，已被公认是几种最有前途 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信，在
CAN以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在
任意时刻，主动的向网络上任意一个节点发送信息，而 不分主从，通信方式灵活。
CAN废除了传统的站地址编码，传输的报文并非根据
报文发送器/接收器的节点地址识别（几乎其它的总线 都是如此），而是根据报文的内容识别，同时用于识别 报文的标识符也规定了优先级，可以满足不同的实时要 求。
10 单片机高级应用实例
教学目的
了解CAN总线协议 理解CAN总线报文传输
10 单片机高级应用实例
掌握CAN总线节点的硬件和软件设计
了解Mifare卡的内部结构 掌握Mifare卡读写器主要模块的设计 掌握Mifare卡操作流程 掌握Mifare卡读写软件设计 了解GPRS技术 掌握GPRS组网和协议转换流程 掌握LQ8110 GPRS DTU应用
SJA1000与微处理器的接口非常简单，微处理器以访问
外部存储器的方式来访问SJA1000，在设计SJA1000的 片选地址时应与其它片选地址在逻辑上无冲突。
10.1 CAN总线节点的设计 13
CAN节点硬件设计
SJA1000提供2种封装：DIP-28和SO-28
10 单片机高级应用实例
10.1 CAN总线节点的设计 14
程帧）之间提供一附加的延时。
10.1 CAN总线节点的设计 12
CAN节点硬件设计
CAN控制器SJA1000简介
10 单片机高级应用实例
SJA1000独立CAN控制器是PHILIPS公司PCA82C200
CAN控制器的替代产品，它在完全兼容PCA82C200的 基础上，增加了一种新的工作模式PeliCAN, SJA1000完 全支持具有很多新特性的CAN2.0B协议。SJA1000工作 模式的选择是通过其内部的时钟分频寄存器中的CAN 模式位来确定的，硬件复位默认为BasicCAN工作模式。
CAN总线直接通信距离最远可达5kbps/l0Km，通信速
率最高可达1Mbps/40m。
CAN采用短帧结构，数据传输时间短，受干扰概率低，
重新发送的时间短。
CAN节点在严重错误的情况下具有自动关闭总线的功
能，切断它与总线的联系，以使总线上的其它操作不受 影响。
10.1 CAN总线节点的设计
物理层定义实际信号的传输方法，物理层是网络中最低
层，涉及通信系统的驱动电路、接收电路与通信介质之 间的接口问题；数字信号在通信介质上的编码方式；确 定与链路控制有关的硬件功能。
传输层是CAN协议的核心。它把接收到的报文提供给
对象层，以及接收来自对象层的报文。传输层负责位定 时及同步、报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定、 故障界定。
车载各电子控制装置之间交换信息，形成汽车电子控制 网络。
它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网
络，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。
10.1 CAN总线节点的设计
5
CAN总线概述
CAN总线具有以下技术特性
10 单片机高级应用实例
2
本章内容
CAN总线节点的设计 Mifare射频卡读写器的设计
10 单片机高级应用实例
基于GPRS的远程监测系统的设计
3
10.1 CAN总线节点的设计
CAN总线概述 CAN总线分层协议
报文传输
CAN节点硬件设计 CAN节点软件设计
CAN总线概述
10 单片机高级应用实例
CAN总线可以点对点、一点对多点及全局广播几种方
式传送和接收数据。
10.1 CAN总线节点的设计
6
CAN总线概述
CAN总线具有以下技术特性
10 单片机高级应用实例
CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术，当两个节点同
时向网络传送信息时，优先级低的节点主动停止发送数 据，而优先级高的节点可不受影响的继续传送数据，有 效避免了总线冲突。
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10 单片机高级应用实例
CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连
ISO/OSI模型基础上的，不过，考虑到作为工业控制底 层网络，其信息传输量较少，实时性要求比较高，因此， CAN的模型结构如表10.1所示，分为：物理层、传输层 和对象层。传输层和对象层包括所有由ISO/OSI模型定 义的数据链路层的服务和功能。
10.1 CAN总线节点的设计
9
CAN总线分层协议
应用层 对象层 报文滤波 报文和状态的处理 传输层 故障界定 错误检测和标定 报文校验 应答 仲裁 报文分帧 传输速率和定时 物理层 信号电平和位表示 传输媒体
10 单片机高级应用实例
10.1 CAN总线节点的设计 10
CAN总线分层协议
10 单片机高级应用实例
CAN节点硬件设计
SJA1000的内部结构方框图
10 单片机高级应用实例
10.1 CAN总线节点的设计 15
CAN节点硬件设计
10 单片机高级应用实例
SJA1000内部结构如图所示，主要由7个部分组成：
对象层的功能是报文滤波以及状态和报文的处理。
10.1 CAN总线节点的设计 11
报文传输
10 单片机高级应用实例
报文传输由以下4种不同类型的帧所表示和控制
数据帧：数据帧携带数据从发送节点传送至接收节点。
远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识
别符的数据帧。
错误帧：任何单元检测到一总线错误就发出错误帧。 过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远
CAN总线概述
CAN总线具有以下技术特性
10 单片机高级应用实例
wk.baidu.com
CAN每帧信息都采用CRC校验及其他检错措施，保证
了数据的出错率极低。
通信介质要求低，用户接口简单，编程方便，容易构建
用户系统。
采用不归零码（NRZ Non-Return-Zero）编码解码方式，
并采用位填充方式。
10.1 CAN总线节点的设计
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 多主机局域网，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，已被公认是几种最有前途 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信，在
CAN以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在
任意时刻，主动的向网络上任意一个节点发送信息，而 不分主从，通信方式灵活。
CAN废除了传统的站地址编码，传输的报文并非根据
报文发送器/接收器的节点地址识别（几乎其它的总线 都是如此），而是根据报文的内容识别，同时用于识别 报文的标识符也规定了优先级，可以满足不同的实时要 求。
10 单片机高级应用实例
教学目的
了解CAN总线协议 理解CAN总线报文传输
10 单片机高级应用实例
掌握CAN总线节点的硬件和软件设计
了解Mifare卡的内部结构 掌握Mifare卡读写器主要模块的设计 掌握Mifare卡操作流程 掌握Mifare卡读写软件设计 了解GPRS技术 掌握GPRS组网和协议转换流程 掌握LQ8110 GPRS DTU应用
SJA1000与微处理器的接口非常简单，微处理器以访问
外部存储器的方式来访问SJA1000，在设计SJA1000的 片选地址时应与其它片选地址在逻辑上无冲突。
10.1 CAN总线节点的设计 13
CAN节点硬件设计
SJA1000提供2种封装：DIP-28和SO-28
10 单片机高级应用实例
10.1 CAN总线节点的设计 14
程帧）之间提供一附加的延时。
10.1 CAN总线节点的设计 12
CAN节点硬件设计
CAN控制器SJA1000简介
10 单片机高级应用实例
SJA1000独立CAN控制器是PHILIPS公司PCA82C200
CAN控制器的替代产品，它在完全兼容PCA82C200的 基础上，增加了一种新的工作模式PeliCAN, SJA1000完 全支持具有很多新特性的CAN2.0B协议。SJA1000工作 模式的选择是通过其内部的时钟分频寄存器中的CAN 模式位来确定的，硬件复位默认为BasicCAN工作模式。
CAN总线直接通信距离最远可达5kbps/l0Km，通信速
率最高可达1Mbps/40m。
CAN采用短帧结构，数据传输时间短，受干扰概率低，
重新发送的时间短。
CAN节点在严重错误的情况下具有自动关闭总线的功
能，切断它与总线的联系，以使总线上的其它操作不受 影响。
10.1 CAN总线节点的设计
物理层定义实际信号的传输方法，物理层是网络中最低
层，涉及通信系统的驱动电路、接收电路与通信介质之 间的接口问题；数字信号在通信介质上的编码方式；确 定与链路控制有关的硬件功能。
传输层是CAN协议的核心。它把接收到的报文提供给
对象层，以及接收来自对象层的报文。传输层负责位定 时及同步、报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定、 故障界定。
车载各电子控制装置之间交换信息，形成汽车电子控制 网络。
它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网
络，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。
10.1 CAN总线节点的设计
5
CAN总线概述
CAN总线具有以下技术特性
10 单片机高级应用实例
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本章内容
CAN总线节点的设计 Mifare射频卡读写器的设计
10 单片机高级应用实例
基于GPRS的远程监测系统的设计
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10.1 CAN总线节点的设计
CAN总线概述 CAN总线分层协议
报文传输
CAN节点硬件设计 CAN节点软件设计
CAN总线概述
10 单片机高级应用实例
CAN总线可以点对点、一点对多点及全局广播几种方
式传送和接收数据。
10.1 CAN总线节点的设计
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CAN总线概述
CAN总线具有以下技术特性
10 单片机高级应用实例
CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术，当两个节点同
时向网络传送信息时，优先级低的节点主动停止发送数 据，而优先级高的节点可不受影响的继续传送数据，有 效避免了总线冲突。
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10 单片机高级应用实例
CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连
ISO/OSI模型基础上的，不过，考虑到作为工业控制底 层网络，其信息传输量较少，实时性要求比较高，因此， CAN的模型结构如表10.1所示，分为：物理层、传输层 和对象层。传输层和对象层包括所有由ISO/OSI模型定 义的数据链路层的服务和功能。
10.1 CAN总线节点的设计
9
CAN总线分层协议
应用层 对象层 报文滤波 报文和状态的处理 传输层 故障界定 错误检测和标定 报文校验 应答 仲裁 报文分帧 传输速率和定时 物理层 信号电平和位表示 传输媒体
10 单片机高级应用实例
10.1 CAN总线节点的设计 10
CAN总线分层协议
10 单片机高级应用实例
CAN节点硬件设计
SJA1000的内部结构方框图
10 单片机高级应用实例
10.1 CAN总线节点的设计 15
CAN节点硬件设计
10 单片机高级应用实例
SJA1000内部结构如图所示，主要由7个部分组成：
对象层的功能是报文滤波以及状态和报文的处理。
10.1 CAN总线节点的设计 11
报文传输
10 单片机高级应用实例
报文传输由以下4种不同类型的帧所表示和控制
数据帧：数据帧携带数据从发送节点传送至接收节点。
远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识
别符的数据帧。
错误帧：任何单元检测到一总线错误就发出错误帧。 过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远