CAN/RS232接口卡的設(shè)計及實現(xiàn)方法

命令幀共6個字節(jié)，傳輸方向為PC機(jī)到單片機(jī)。以0X00H作為幀起始，數(shù)據(jù)長度為2，當(dāng)數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2同為0X00時，表示啟動接口卡，單片機(jī)接收到該信號后．會初始化SJA1000，并將結(jié)果反饋給PC機(jī)(成功或失敗)；當(dāng)數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2同為0XFFH時，表示要求接口卡停止工作，單片機(jī)會讓 SJA1000進(jìn)入睡眠模式，以退出總線；當(dāng)數(shù)據(jù)1為0X01H時，表示PC機(jī)要求只接收某個節(jié)點的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)2則表示該接點的節(jié)點號，單片機(jī)會重新設(shè)置 SJA1000的驗收濾波器，屏蔽掉其他不需要的節(jié)點數(shù)據(jù)。

　　應(yīng)答幀共6個字節(jié)，傳輸方向為單片機(jī)到PC機(jī)。以0X11H作為幀起始，數(shù)據(jù)長度為2，當(dāng)單片機(jī)接收到PC機(jī)的啟動或停止命令，并設(shè)置成功后，發(fā)送兩字節(jié)數(shù)據(jù)同為0X00H給PC，若設(shè)置失敗，則發(fā)送兩字節(jié)數(shù)據(jù)同為0XFFH給PC；對于PC要求讀取特定節(jié)點的命令，單片機(jī)以0X10H作為應(yīng)答起始，并以兩字節(jié)同為0X00H表示成功，兩字節(jié)同為0XFFH表示失敗。

　　數(shù)據(jù)幀為接口卡從總線上讀到的數(shù)據(jù)，因為總線上數(shù)據(jù)有標(biāo)準(zhǔn)幀、遠(yuǎn)程幀等之分，而且每個幀中裝載的數(shù)據(jù)長度未知，所以數(shù)據(jù)幀的長度不定，其傳輸方向也為單片機(jī)到PC，起始字節(jié)為0X22H。SJA1000每次接收到有效數(shù)據(jù)后會讓單片機(jī)產(chǎn)生接收中斷，單片機(jī)則在中斷處理中將數(shù)據(jù)首先讀入到RAM中暫時存放，然后計算其數(shù)據(jù)長度和校驗和，將數(shù)據(jù)封裝成幀，然后將幀通過串口送給PC處理和顯示。

　　各種類型的幀以0X33H作為幀結(jié)束標(biāo)識。校驗和字節(jié)用來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，單片機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)前將各個字節(jié)相加，并將結(jié)果填人校驗字節(jié)。PC端接收到數(shù)據(jù)后，重新計算校驗和，并與單片機(jī)發(fā)送的校驗和相比較，相同則正確接收，否則要求單片機(jī)重新發(fā)送。

　　2．2 協(xié)議的透明性分析

　　在同步傳輸數(shù)據(jù)的過程中，幀的起始字節(jié)和結(jié)束字節(jié)是非常重要的，它能夠保證數(shù)據(jù)幀的準(zhǔn)確性。但因為這兩個字節(jié)的存在，同時也引出了另一個待解決的問題，就是當(dāng)數(shù)據(jù)場中出現(xiàn)了與起始字節(jié)相同的數(shù)據(jù)時，很有可能會導(dǎo)致PC端把它看成一個新的幀起始，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的處理和顯示錯誤，這也就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍詥栴}。針對串口的數(shù)據(jù)傳輸，有一種比較好的解決方案。該方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為ASCII字符來進(jìn)行傳送，就是將每個字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分，將一個16進(jìn)制的字節(jié)拆分成兩個字節(jié)，如5AH，5BH，5CH，…，可以拆分為50H，0AH，50H，0BH，50H，OCH，…，PC機(jī)再接收到數(shù)據(jù)后，再將數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩相或組合。這樣，只需要32個字節(jié)就可以組合成為00H～0FFH中任一個數(shù)據(jù)。但這種辦法的缺點也是顯而易見的，應(yīng)用它所發(fā)送的有效數(shù)據(jù)量是正常發(fā)送的兩倍，對于串口這種傳輸速度不高的通信介質(zhì)而言，在數(shù)據(jù)量較大的情況下，不是一種可取的方法。

　　在該接口卡中作者采取了另一種轉(zhuǎn)義字符的方法。首先定義一個轉(zhuǎn)義字符標(biāo)識OXDBH。對于CAN總線而言，其每個幀的最大數(shù)據(jù)長度為8，即使將CAN的幀信息和識別碼全部當(dāng)作數(shù)據(jù)發(fā)送，其長度最大也只有13 B。這樣可以肯定的是，正常情況下數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)長度字節(jié)的高4位必然為0。因此在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，首先檢查該數(shù)據(jù)中是否有與起始字節(jié)0X22H、結(jié)束字節(jié) 0X33H和轉(zhuǎn)義標(biāo)識0XDBH相同的數(shù)據(jù)，如果沒有，則正常發(fā)送；如果有，則檢測出與這兩個字節(jié)相同數(shù)據(jù)的個數(shù)，并將該個數(shù)填充到數(shù)據(jù)長度字節(jié)的高4位中；同時，將這些數(shù)據(jù)前添加轉(zhuǎn)義字符標(biāo)識，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義。如數(shù)據(jù)0X22H。0X33H，0XDBH…，則轉(zhuǎn)義成0XDBH。0XD2H。 0XDBH，0XD3H，0XDBH，0XDDH…。PC機(jī)在接收到數(shù)據(jù)幀后，首先檢查數(shù)據(jù)長度字節(jié)，看其高4位是否為0，如果為0，說明該數(shù)據(jù)組不存在轉(zhuǎn)義字符，可以直接處理；如果為N。則表明數(shù)據(jù)組中存在N個轉(zhuǎn)義字符，并且每個轉(zhuǎn)義字符都以0XDB開始，需要首先將它們重新修改回原始數(shù)據(jù)。相比而言，這種辦法有很好的穩(wěn)定性和接口利用率，其數(shù)據(jù)流量也不會很高。

　　2．3 CAN接口程序設(shè)計

　　CAN總線的接口程序主要就是進(jìn)行SJA1000的初始化過程和后面的接收中斷處理過程。CAN初始化主要是設(shè)置CAN的通信參數(shù)。需要初始化的CAN控制寄存器有：模式寄存器(MOD)、驗收代碼寄存器(ACR)、驗收屏蔽寄存器(AMR)、總線定時寄存器(RTR)、輸出控制寄存器(OC)、中斷寄存器(IR)和中斷使能寄存器(IER)等。這些寄存器都只能在SJA1000處于復(fù)位狀態(tài)下才可寫訪問。當(dāng)SJA1000進(jìn)入工作模式后，就能夠自動接收總線上的數(shù)據(jù)，并將其放入接收緩沖區(qū)，同時產(chǎn)生接受中斷，單片機(jī)進(jìn)入中斷后將數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)中讀出，并釋放緩沖區(qū)。中斷返回后，再將數(shù)據(jù)封裝成幀發(fā)送給PC 機(jī)。

　　2．4 PC端程序設(shè)計

　　PC端程序使用VB 6．0進(jìn)行開發(fā)。VB 6．O在圖形界面的制作上比較方便，使用Mscomm組件能夠輕松地制作串口的監(jiān)視環(huán)境。只要在軟件設(shè)計時將上述協(xié)議添加進(jìn)行。圖5給出了使用VB 6．0開發(fā)的軟件調(diào)試情況。

　　3 結(jié) 語

　　該CAN總線接口卡經(jīng)過實驗驗證，證明可以達(dá)到預(yù)期的要求，能夠良好地監(jiān)視總線上的數(shù)據(jù)，而且結(jié)構(gòu)簡單，有較大的利用價值。當(dāng)CAN總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量較大時，可以考慮使用USB接口和PC機(jī)進(jìn)行通信，這樣就能夠更好地解決速度匹配和應(yīng)用場合受限的問題。