基于CAN總線的分布式顯示控制系統(tǒng)

主機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)控各個(gè)從機(jī)，向從機(jī)發(fā)布指令，并接收處理從機(jī)傳來的檢測(cè)數(shù)據(jù)。從機(jī)執(zhí)行主機(jī)的指令，顯示運(yùn)行信息，向主機(jī)傳送檢測(cè)數(shù)據(jù)。CAN接口電路負(fù)責(zé)各節(jié)點(diǎn)間的串行通信。兩只125Ω電阻作為CAN線路的匹配電阻。本文著重介紹CAN總線的設(shè)計(jì)使用以及點(diǎn)陣顯示電路的設(shè)計(jì)原理，其他功能電路的介紹從略。
CAN總線硬件設(shè)計(jì)
CAN接口電路如圖2所示， SJA1000是PHILIPS公司生產(chǎn)的獨(dú)立CAN通信控制器，SJA1000集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，該控制器具有多主結(jié)構(gòu)、總線訪問優(yōu)先權(quán)、硬件濾波等特點(diǎn)。PCA82C250是CAN 協(xié)議控制器和物理總線的接口，它可以提供總線的差動(dòng)發(fā)送能力和接收能力，高速應(yīng)用可達(dá)1M baud，最多可掛110個(gè)節(jié)點(diǎn)。

CAN總線初始化設(shè)計(jì)
要使SJA1000正常工作，必須先對(duì)其作初始化，這是一個(gè)重點(diǎn)。對(duì)SJA1000的操作是由讀寫其片內(nèi)的控制寄存器實(shí)現(xiàn)的。待SJA1000硬件復(fù)位完成后，單片機(jī)就可以初始化SJA1000，初始化程序如下： INITISJA1000:
RESET:
CONFIG:
OPERATE_MODE:
CONFIG1:
CLR EX0 ；關(guān)中斷
MOV DPTR , #0000H
MOV A , #01H
MOVX@DPTR, A ;設(shè)置復(fù)位請(qǐng)求標(biāo)志
MOV A , #40H
MOV DPTR , #001FH
MOVX @DPTR , A ;CDR=40H
MOV A , #13H
MOV DPTR , #0004H
MOVX @DPTR , A ;設(shè)ACR接受代碼=13H
MOV A , #00H
MOV DPTR , #0005H
MOVX @DPTR , A ;接受屏蔽寄存器(AMR)=00H
MOV A , #01H
MOV DPTR , #0006H
MOVX @DPTR , A ; BTR0＝01H
MOV A , #1CH
MOV DPTR , #0007H
MOVX @DPTR , A ; BTR1＝1CH
MOV A , #1AH
MOV DPTR , #0008H
MOVX @DPTR , A ; OCR=1AH
MOV A , #00001100B
MOV DPTR , #0001H
MOVX @DPTR , A ; GTS=0, CDO=1, RRB=1
MOV DPTR , #0000H
MOV A , #00011010B
MOVX @DPTR , A ;進(jìn)入工作模式
SETB EX0 ;開中斷
RET
#p##e#
這里SJA1000的首地址是0000H。只有SJA1000進(jìn)入復(fù)位工作模式，才可以初始化相應(yīng)的寄存器。時(shí)鐘分頻寄存器(CDR)設(shè)定值為40H，表示選BasicCAN工作模式，忽略CAN輸入比較器和不用TX1輸出做專用接收中斷輸出。接收代碼寄存器(ACR)和接收屏蔽寄存器(AMR)組成接收過濾器，接收代碼位（AC.7-AC.0），接收屏蔽位（AM.7-AM.0）和信息識(shí)別碼的八位（ID.10-ID.3）滿足下述方程，該信息才會(huì)被接收：
[（ID.10-ID.3）≡（AC.7-AC.0）] ∨（AM.7-AM.0）≡11111111
總線時(shí)序寄存器0（BTR0）可決定波特率預(yù)置值和同步跳轉(zhuǎn)寬度的值，BTR0=01H表示波特率設(shè)為250Kbps(用16M晶振)?？偩€時(shí)序寄存器1（BTR1）決定位周期寬度，采樣點(diǎn)位置和在每個(gè)采樣點(diǎn)的采樣次數(shù)。系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的BTR0、BTR1應(yīng)設(shè)為相同，否則不能互相通信。輸出控制寄存器OCR決定了不同輸出驅(qū)動(dòng)配置的建立。設(shè)置完這些寄存器后，要將SJA1000設(shè)為正常工作模式，并按需要使能其相應(yīng)的中斷位。SJA1000中各控制寄存器的詳細(xì)說明和用法可參考文獻(xiàn)1。
CAN總線通信程序設(shè)計(jì)
各節(jié)點(diǎn)間的通信可采用中斷方式或查詢方式，本控制系統(tǒng)采用中斷方式通信。各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的指令、數(shù)據(jù)交換通過下面這個(gè)子程序模塊完成的。
顯示電路各節(jié)點(diǎn)的一個(gè)重要組成部分是顯示電路。作為人機(jī)交互界面，顯示電路告訴人們系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行信息。顯示電路結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

單片機(jī)的任務(wù)是根據(jù)上位主機(jī)的命令產(chǎn)生顯示數(shù)據(jù)及控制信號(hào)。16行×64列的LED顯示點(diǎn)陣由點(diǎn)陣塊組成。顯示電路采用1/16掃描方式，顯示點(diǎn)陣的一行對(duì)應(yīng)一路行選通信號(hào)，各行的同一列共用一個(gè)列選通信號(hào)，這樣既滿足顯示要求，又可以簡化電路。行驅(qū)動(dòng)電路主要由74HC163、74HC138、Si4953組成，用以產(chǎn)生行選通信號(hào)。74HC163和74HC138構(gòu)成行譯碼器，在單片機(jī)的控制下，從第一行開始按順序選通顯示點(diǎn)陣各行；Si4953是P溝道MOSFET管，作用是提高行信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。在選通某一行后，該行上各個(gè)LED是點(diǎn)亮還是熄滅，由各自的列選通信號(hào)決定，其它行的LED則全熄滅。顯示電路以這樣方法逐行掃描顯示點(diǎn)陣，只要整個(gè)掃描周期足夠快，人們就感覺不到顯示閃爍。
驅(qū)動(dòng)電路由74HC595級(jí)聯(lián)組成，前一片74HC595的Q，H引腳連接下一片的SER引腳，各片的SRCLK、SRCLR、RCLK引腳分別并聯(lián)。單片機(jī)的RXD口輸出顯示數(shù)據(jù)給第一片74HC595的SER引腳；TXD口發(fā)出移位脈沖將串行數(shù)據(jù)逐位移入74HC595中。在一行數(shù)據(jù)傳輸完后，單片機(jī)向各個(gè)74HC595的SRCLK引腳發(fā)一個(gè)鎖存信號(hào)，這行數(shù)據(jù)就被鎖入74HC595的鎖存器中，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)輸入數(shù)據(jù)的列選通信號(hào)。在該行顯示期間，同時(shí)進(jìn)行下一行顯示數(shù)據(jù)的傳輸，這樣可以縮短掃描周期。
本文介紹的分布式顯示控制系統(tǒng)已應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)中，其性能穩(wěn)定、可靠。CAN總線的選用提高了本系統(tǒng)的通信效率和可靠性。CAN總線通信具有可靠性高、通信距離遠(yuǎn)、速率高、多主結(jié)構(gòu)、錯(cuò)誤處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)，非常適合分布式系統(tǒng)的串行通信。系統(tǒng)中的顯示電路是一個(gè)成熟可靠的顯示方案，可根據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)出各種規(guī)格要求的點(diǎn)陣顯示屏。