摘  要: 本文介紹了基于CAN 總線的由87C196CA 單片機構(gòu)成的多微控制器系統(tǒng)串行通訊的實現(xiàn)。該系統(tǒng)具有通信速率高、工作可靠、網(wǎng)絡(luò)連接方便、現(xiàn)場抗干擾能力強等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞: CAN 總線;串行通訊;單片機;現(xiàn)場總線

1 前言

　　CAN 是國際上應(yīng)用很廣泛的一種現(xiàn)場總線,MCS96 系列單片機是目前在工業(yè)界推廣應(yīng)用較廣泛的嵌入式控制器,其87C196CA 單片機內(nèi)核本身帶有CAN 控制器,支持標準和擴展的信息幀,即遵循CAN2.0A 和CAN2.0B 協(xié)議。由此而構(gòu)成的CAN 總線支持分布式控制和實時控制,其串行通信方式靈活可靠,傳輸距離較遠。由于CAN 總線具有通信速率高、工作可靠性高、現(xiàn)場抗干擾能力強、網(wǎng)絡(luò)連接方便和性能價格比高等優(yōu)點,在汽車發(fā)動機控制部件、汽車抗滑系統(tǒng)、工業(yè)自動化、機床、電梯控制等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。

2 硬件構(gòu)成

　　2. 1 CAN 總線連接

　　基于CAN 總線的兩個87C196 單片機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接時,分別將單片機的CAN接收、發(fā)送兩根線通過PCA82C250 CAN總線收發(fā)器聯(lián)接到CAN總線上,構(gòu)成多微控制器CAN總線連接。通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖,其總線連接如圖1 所示。

 

　　該網(wǎng)絡(luò)最高通信速率為1Mbit/s ,當傳輸速率為5Kbit/s時,最大通信距離可達10Km。在其CAN 總線上可掛接多達110 個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,而網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息。其數(shù)據(jù)傳輸和接收可以是點對點、一點對多點或全局廣播等方式進行。

　　2. 2 　87C196CA 單片機

　　87C196CA 是集成CAN2.0B總線控制器的高性能16 位微處理器,特別適用于現(xiàn)場實時事件控制和分布式控制。片內(nèi)的CAN 控制器與Intel 82527獨立CAN 控制器在軟件上是兼容的,每個CAN 控制器的輸入、輸出引腳由二根雙絞線聯(lián)接到CAN總線上。CAN 控制器由一個輸入引腳（RXCAN） 、一個輸出引腳（ TXCAN） 、控制和狀態(tài)寄存器,錯誤探測和管理邏輯組成。圖2 為CAN 控制器方框圖。

 

　　2. 3 　CAN 總線收發(fā)器

　　PCA82C250 是CAN協(xié)議控制器和物理傳輸線路之間的接口,是影響網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素。它對總線提供差動發(fā)送能力,并對CAN控制器提供差動接收能力,其最高傳輸速率可達1Mbit/s。其主要特點是芯片內(nèi)部具有限流電路,可以防止輸出級對電源、地或負載短路;由于采用差動接收發(fā)方式,因此有較強的抗電磁干擾能力;具有低電流節(jié)電待機工作模式;該CAN總線收發(fā)器至少可以連接110個節(jié)點。利用PCA82C250還可以方便地在CAN控制器與驅(qū)動器之間建立光電隔離, 以實現(xiàn)總線上各節(jié)點間的電氣隔離。

3 通訊軟件

　　對于通過CAN 總線連接的單片機之間的通訊軟件編程需要定義一系列的控制字,并在兩個單片機上進行配置。即首先進行上電初始化,定義CAN控制寄存器,定義位定時寄存器選擇CAN 的通訊速率,定義信息體屏蔽寄存器選擇接收對象。其次對信息體進行初始化,分別定義兩個信息體工作模式、發(fā)送字節(jié)數(shù)、選擇CAN2.0A 或CAN2.0B 方式。其程序代碼：

　　/ ＊CAN 控制器初始化＊/

　　can_con = 0x41 ; / ＊CAN 控制器CCE 位置1 ,

　　則可以定義CAN 定器＊ /

　　can_ btime0 = 0x41 ; /＊ 定義CAN 定時器為

　　250 Kb/ s ＊ /

　　can_btime1 = 0x67 ;

　　can_con = 01 ; / ＊允許對CAN 控制器進行軟

　　件初始化＊ /

　　can_sgmsk = 0x0 ; / ＊ 定義標準CAN 通訊格

　　式的屏蔽控制字,所有位都不濾紙＊/

　　can_msg1con0 = 0x55 ; / ＊ 信息體1 控制器0

　　初始化＊ /

　　can_msg1con1 = 0x55 ; / ＊ 信息體1 控制器1

　　初始化＊ /

　　can_msg1cfg = 0x88 ; / ＊定義信息體1 為發(fā)

　　送,發(fā)送8 字節(jié),標準CAN 格式＊ /

　　can_msg1id = 0xc8c8c8c8 ; / ＊ 信息體1 標識

　　寄存器初始化標識符為c8c8c8c8 ;

　　can_ msg1con0 = ox95 ; / ＊ 信息體1 控制器

　　0MSGVAL 位置1 ,標明信息體1 有效＊ /

　　can_msg2con0 = 0x55 ; / ＊ 信息體2 控制器0

　　初始化＊ /

　　can_msg2con1 = 0x55 ; / ＊信息體2 控制器1

　　初始化＊ /

　　can_msg2cfg = 0x80 ; / ＊定義信息體2 為接

　　收,接收8 字節(jié),標準CAN 格式＊ /

　　can_msg2id = 0xc8c8c8c8 ; / ＊信息體2 標識

　　寄存器初始化標識符為c8c8c8c8 ＊/

　　can_ msg2con0 = ox95 ; / ＊ 信息體2 控制器

　　0MSGVAL 位置1 ,標明信息體2 有效 ＊/

　　can_con = 0x02 ; / ＊ CAN 控制器軟件初始化

　　完成＊/

　　/ ＊發(fā)送8 字節(jié)數(shù)據(jù): ＊ /

　　can_msg1con1 = 0x5a ; / ＊ CPUUPD 置1 ,使

　　軟件刷新數(shù)據(jù),NEWDA T 置1 使信息置1 使信息

　　體有效＊ /

　　can_msg1data0 = 0x00 ; / ＊ 給信息體1 第1 個

　　數(shù)據(jù)賦值＊ /

　　can_msg1data1 = 0x11 ; / ＊ 給信息體1 第2 個

　　數(shù)據(jù)賦值3＊/

　　can_msg1data2 = 0x22 ; / ＊ 給信息體1 第3 個

　　數(shù)據(jù)賦值 ＊/

　　can_msg1data3 = ox33 ; / ＊ 給信息體1 第4 個

　　數(shù)據(jù)賦值＊ /

　　can_msg1data4 = 0x44 ; / ＊ 給信息體1 第5 個

　　數(shù)據(jù)賦值＊ /

　　can_msg1data5 = 0x55 ; / ＊ 給信息體1 第6 個

　　數(shù)據(jù)賦值＊ /

　　can_msg1data6 = 0x66 ; / ＊ 給信息體1 第7 個

　　數(shù)據(jù)賦值＊/

　　can_msg1data7 = ox77 ; / ＊給信息體1 第8 個

　　數(shù)據(jù)賦值＊/

　　/ ＊接收8 字節(jié)數(shù)據(jù): ＊/

　　can_msg2cfg = 0x80 ;

　　can_msg2id = oxc8c8c8c8 ;

　　can_msg2con1 = 0x55 ;

　　can_msg2con0 = 0x99 ;

4 結(jié)束語

　　基于CAN 總線的16 位87C196CA 單片機串行通訊,由于運用CAN 總線技術(shù),使電路設(shè)計簡化、緊湊、極大地提高了系統(tǒng)的可靠性、實時性,系統(tǒng)抗干擾性能強,成本較低,性能安裝比高、安裝維護簡潔方便,更適于車輛控制、工廠自動化控制、電梯控制、醫(yī)療設(shè)備等,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。