基于51單片機(jī)的CAN總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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本系統(tǒng)由單片機(jī)外圍電路、CAN總線硬件電路和USB-CAN轉(zhuǎn)換電路組成。單片機(jī)外圍電路包括電源電路模塊、復(fù)位電路模塊、串口通信模塊。CAN總線硬件電路包括電氣隔離模塊、光耦隔離模塊、CAN驅(qū)動(dòng)器電路。USB-CAN轉(zhuǎn)換電路包括CH375與單片機(jī)接口電路模塊和USB接口電路模塊。
C8051F040單片機(jī)內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)(CAN)控制器是一個(gè)協(xié)議控制器，不提供物理層驅(qū)動(dòng)器(即收發(fā)器)，需要外部重新接入物理層驅(qū)動(dòng)器。本處采用TJ1050，TJA1050是控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，是一種標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN收發(fā)器。TJA1050可以為總線提供差動(dòng)發(fā)送性能，為CAN控制器提供差動(dòng)接收性能。
TJA1050是PCA82C250和PCA82C251高速CAN收發(fā)器的后繼產(chǎn)品。其功能框圖如圖2所示。
2．1 CAN總線抗干擾設(shè)計(jì)
(1)總線阻抗匹配CAN總線的末端必須連接2個(gè)120 Ω的電阻，它們對總線阻抗匹配有著重要的作用，不可省略。否則，將大大降低總線數(shù)據(jù)通信時(shí)的可靠性和抗干擾性，甚至有可能導(dǎo)致無法通信。
(2)在TJA1050的CANH、CANI。端與地之間并聯(lián)2個(gè)30 pF的小電容，以濾除總線上的高頻干擾，防止電磁輻射。
(3)在TJA1050的CANH、CANL端與CAN總線之間各串聯(lián)1個(gè)5 Ω的電阻，以限制電流，保護(hù)TJA1050免受過流沖擊。
(4)在TJA1050、TLP113等集成電路的電源端與地之間加入1個(gè)100 nF的去耦合電容，以降低干擾。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括CAN通信程序和CAN-USB轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)。此外為了采集CAN節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并發(fā)送到上位機(jī)顯示，還加入了采集單片機(jī)內(nèi)部溫度傳感器數(shù)據(jù)程序。CAN通信程序主要完成各節(jié)點(diǎn)的CAN數(shù)據(jù)傳輸，既能向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，又能接收其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)以控制相應(yīng)的LED的亮滅。CAN-USB轉(zhuǎn)換程序主要完成數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)，既能接收上位機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)并打包成CAN協(xié)議相應(yīng)的數(shù)據(jù)，又能將CAN協(xié)議數(shù)據(jù)發(fā)到上位機(jī)。溫度傳感器采集主要是對內(nèi)部的熱敏電阻上的電壓經(jīng)過ADC0進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)換成實(shí)際的溫度。
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