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1、毕 业 设 计 论 文题目： 基于现场总线的流量 检测节点设计系 别： 电气与电子工程系专 业： 自 动 化姓 名： 学 号： 092210114指导教师： 河南城建学院2012年 05 月 18 日河南城建学院 毕业设计（论文）任 务 书题 目基于现场总线的流量检测节点设计系 别电气与电子工程系专业自动化班级0922101学号14学生姓名丁健哲指导教师王 宪发放日期年 月 日河南城建学院教务处制河南城建学院本科毕业设计（论文）任务书一、主要任务与目标：设计一个基于现场总线的流量检测节点。主要的目标是训练学生把所学的关于计算机控制的专业知识加以综合的能力，以及必要的文献搜集整理的能力。二、主要
2、内容与基本要求：设计的主要内容：1 模拟量输入通道的设计2 简单的通信协议的设计基本要求：1. 系统的整体电路图2. 给出各个模块的硬件设计3. 系统的主要流程框图4. 给出接口电路的初始化软件设计三、计划进度：第五周：熟悉题目、查阅资料；第六周：完成毕业设计开题报告； 第七周：选择系统的主控部件，做出系统的硬件框图；第八周：应用接口技术实现系统的基本功能；第九周：完成系统的总体设计；第十、十一周：编写程序；完成整个系统的设计；第十二、十三周：整理设计文档以及原理图绘制；撰写论文；第十四、十五周：修改论文，准备毕业答辩。四、主要参考文献：1 戴先中.自动化科学与技术M. 北京：高等教育出版社，
3、2003.2 周明.现场总线控制M. 北京：中国电力出版社，2001.3 韩兵，等.现场总线仪表M. 北京：化学工业出版社，2007.4 邬宽明.CAN总线原理和应用M. 北京：北京航空航天大学出版社，2003.指导教师（签名）： 年 月 日教研室审核意见： （建议就任务书的规范性；任务书的主要内容和基本要求的明确具体性；任务书计划进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审核。） 教研室主任签名： 年 月 日注：任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交教研室主任审核后发给 学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。成绩评定成绩评定说明一、答辩前每个学生都
4、要将自己的毕业设计（论文）在指定的时间内交给指导教师和评阅教师，由指导教师和评阅教师审阅，写出评语并评分。二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办法，在参考指导教师和评阅教师评定结果的基础上，评定每个学生的成绩。系对专业答辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计（论文），要组织系级答辩,最终确定成绩，并向学生公布。三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。四、具体评分标准和办法见河南城建学院毕业设计（论文）工作管理规程。毕业设计（论文）成绩评定班级 0922101 姓名 丁健哲 学号 092210114综合成绩： 分（折合等级 ）答辩小组组长签字 年 月 日指导教师评
5、定意见一、评语： 二、评分：（1）理工科评分表评分项目工作态度与纪律（10分）毕业设计（论文）完成任务情况与水平（40分）数据处理、文字表达（10分）基础理论和基本技能（20分）创新能力（20分）合 计（100分）评分（2）文科评分表评分项目文献阅读与文献综述（20分）外文翻译（10分）论文撰写质量（40分）学习态度（10分）论证能力与创新（20分）合 计（100分）评分指导教师签字： 年 月 日评阅教师评定意见一、评语：二、评分：评分项目规范化程度（10分）数据处理、文字表达（10分）质 量（正确性、条理性、创造性、实用性）（40分）成果的技术水平（科学性、系统性）（40分）合计（100分）
6、评分评阅教师签字： 年 月 日 答辩小组评定意见一、评语：二、评分：评分项目完成任务情况（20分）毕业设计（论文）质量（40分）表达情况（15分）回答问题情况（25分）合计（100分）评分答辩小组成员签字： 年 月 日 毕业答辩说明1、答辩前，答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计（论文），为答辩做好准备，并根据毕业设计（论文）质量标准给出实际得分。2、严肃认真组织答辩，公平、公正地给出答辩成绩。3、指导教师应参加所指导学生的答辩，但在评定其成绩时宜回避。4、答辩中要有专人作好答辩记录。摘要流量是衡量设备的效率和经济性的重要指标。流量计在工业生产过程、 能源计量、环境保护、工程交通运输、
7、生物技术、科学实验等领域都必不可少。流量测量与仪表的一大应用领域是工业生产过程控制，流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、降低物质消耗、提高产品质量、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测与控制在化工、能源、电力、冶金、石油、煤炭等领域应用广泛。针对流量检测的特殊要求,结合CAN总线的优点,提出了一种基于CAN总线的流量检测节点的设计方案;以89C51为核心,采用高精度数字流量传感器Mag511,通过CAN总线与上位机(操作站)进行远程通讯,从而实现现场智能节点间信号的快速、
8、准确上传。本课题的主要研究内容是对流量进行检测，主要由流量传感器采集流量信息，然后将信号传给单片机，单片机在软件系统的控制下,实现对流量的精确控制和检测。 关键词：流量检测，CAN总线，传感器，单片机AbstractFlow is an important measure of the efficiency of the equipment and the economic value. Flow meter is very essential in industrial production process, energy, environmental protection, enginee
9、ring, transportation, biotechnology, scientific experiments and other fields are essential. Flow measurement and instrumentations a major field of application is the industrial production process control. Flow and temperature, pressure and level collectively are known as process control of the four
10、parameters, people control and monitor the production process through these parameters. The fluid flows correct measurement and regulation is essential to ensure the safe and economic operation of the production process, reducing material consumption, improve product quality, improve economic effici
11、ency and the realization of scientific management foundation. Flow detection and control in chemical industry, energy, electricity, metallurgy, petroleum, coal and other fields are widely used.The main content of this paper is the ways of detected the flow, mainly by the flow sensor to collect traff
12、ic information, and then transmits a signal to the microcontroller,Using SCM with the software system to realize of the accurate control and detection of the fiow.Keywords: flow detection,CAN bus , the sensor ,SCM目录1 绪论12 现场总线概述22.1 什么是现场总线22.2 现场总线的发展22.2.1基金会现场总线22.2.2 LonWorks22.2.3 PROFIBUS32.2.
13、4 HART32.2.5 CAN32.3 CAN总线32.3.1 CAN总线简介32.3.2 CAN总线概念32.3.3 CAN总线的主要技术特点42.3.4 CAN总线的协议43 CAN总线控制器与驱动器83.1 CAN控制器的作用83.2 芯片SJA1000的概述83.2.1 SJA1000引脚排列与名称93.2.2 SJA1000部分定义引脚93.2.3 CAN控制器SJA1000在系统中的位置103.2.4 SJA1000的几个控制模块103.3 CAN总线驱动器PCA82C250概述113.3.1 82C250引脚功能124 流量检测节点设计134.1 节点硬件电路设计134.1.1
14、 主控制器单元134.1.2 CAN通信单元154.2 其他硬件单元选型154.2.1 流量传感器选型154.2.2 数字量输出及计算174.2.3 CAN控制器及驱动器选型174.2.4 光电耦合器174.3 节点结构设计方案174.4 节点硬件原理图184.5 流量检测节点软件设计184.5.1 CAN总线通信程序194.5.2 CAN应用层协议214.5.3 数据字典224.5.4 节点的初始化程序224.5.5 发送过程254.5.6 接收过程27结论30参考文献31致谢32附 录A331 绪论“现场总线”自20世纪90年代出现以来，引起了国内外业界人士的广泛注意和高度重视，并已成为世
15、界范围内自动化技术发展的热点之一，它给自动控制领域的变革带来深远影响。现场总线是指现场设备与自动控制装置之间的数字式、串行、双向、多点通信的数据总线。CAN（Controller Area Network,控制局域网）属于工业现场总线,是德国Bosch公司20世纪80年代初作为解决现代汽车中众多控制与测试仪器间数据交换而开发的一种通信协议。1993年11月,ISO正式颁布了高速通信控制局域网（CAN）的国际标准（ISO11898）。CAN总线系统中现场数据的采集由传感器完成,目前,带有CAN总线接口的传感器种类还不多,价格也较贵。本文给出一种由89C51单片机和SJA1000独立CAN总线控制
16、器为核心构成的智能节点电路。 由于CAN总线采用短帧结构，在标准格式中，短帧的字节数为8个，因此传输时间短，受干扰的概率低，重新发数据帧的时间短，并且每帧信息都有CBC校验及其他检错措施，这样可以保证极低的数据出错率。CAN总线上的节点在错误严重时，可以自动关闭总线的功能，使总线上的其它操作不受到影响。由于CAN总线的数据通信具有卓越的特性及极高的可靠性，因而非常适合工业过程监控设备互连，也是最有前途的现场总线之一。由于CAN总线的特点，使得其广泛地应用于电力、航空航天、治金、交通工具、机器人、医疗设备、环境监控和家用电器等众多领域。本文提出的是基于CAN总线的流量检测节点的设计。2 现场总线
17、概述2.1 什么是现场总线顾名思义，现场总线应当是应用在生产最底层的一种总线拓扑的网络。进一步讲，这种总线是用作现场控制系统的、直接与所有受控（设备）节点串行相连的通信网络。工业自动化控制的现场范围可以从一台家电设备到一个车间、一个工厂。受控设备和网络所处的环境可能很特殊，对信号的干扰往往是多方面的，而要求控制必须是实时性很强。这就决定了现场总线有别于一般网络的特点。2.2 现场总线的发展20世纪80年代现场总线技术才开始形成和发展，这是与微型计算机，特别是嵌入式系统的高速发展分不开。在几十年的时间中，已经出现了好几种现场总线技术走向成熟并且得到逐步的推广应用，显示出特有的优势和强大的生命力。
18、下面分别给予简单的列举。2.2.1基金会现场总线这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境
19、。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。2.2.2 LonWorks它由美国Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被誉为通用控制网络。Lonworks技术采用的Lon
20、Talk协议被封装到Neuron（神经元）的芯片中，并得以实现。采用Lonworks技术和神经元芯片的产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。2.2.3 PROFIBUSPROFIBUS是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。由PROFIBUS-DP、PROFIBUSFMS、PROFIBUSPA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型，服从IEC11582标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统
21、、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m，可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。2.2.4 HARTHART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写，最早由Rosemount公司开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。其通信模型采用物理层、数据链路层和应用层三层，支持点对点主从应答方式和多点广播方式。由于它采用模拟数字信号混和
22、，难以开发通用的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。2.2.5 CANCAN(Controller Area Network) 总线是本毕业设计主要运用的知识，下面对于它的发展史和特点给予详细的介绍。2.3 CAN总线2.3.1 CAN总线简介CAN（Controller Area Network,控制局域网）属于工业现场总线,是德国Bosch公司20世纪80年代初作为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器间的数据交换而开发一种通信协议。1993年11月,ISO正式颁布了高速通信控制局域网（CAN）的国际标准（
23、ISO11898）。CAN总线系统中现场数据采集由传感器完成,目前,带有CAN总线接口的传感器种类还不多,价格也较贵。本文给出一种由89C51单片机和SJA1000独立CAN总线控制器为核心构成的智能节点电路。 2.3.2 CAN总线概念 CAN被细分为以下不同的层次：a.CAN对象层b.CAN传输层c.CAN物理层d.对象层和传输层包括所有ISO/OSI模拟定义的数据链路层的服务和功能。 对象层的作用范围包括：a.查找被发送的报文；b.确定由实际要使用的传输层接收哪一个报文；c.为应用层相关硬件提供接口。2.3.3 CAN总线的主要技术特点CAN网络上的节点为多主方式工作，任一节点均可在任意
24、时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式灵活，利用这一特点可方便地构成多机备份系统。CAN网络上的节点信息具有不同的优先级，可满足对实时性的不同要求，高优先级的数据最多可在134微秒内得到传输。CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而节省了总线冲突的仲裁时间，尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况。CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”。CAN的直接通信距离最远可达10km（速率5kbps以下）；通信速率最高可达
25、1Mbps(此时通信距离最长为40m）。CAN上的节点数主要决定于总线驱动电路，目前可达110个；报文标识符可达2032种（CAN2.0A），而扩展标准（CAN2.0B）的报文标识符几乎不受限制。采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有良好的检错效果。CAN节点中均有错误检测、标定和自检能力。检错的措施包括：发送自检、循环冗余校验、位填充和报文格式检查等。保证了低出错率。CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，用户可灵活选择。2.3.4 CAN总线的协议CAN总线的报文传送和帧结构在进行数据传送时，发出
26、报文的单元称为该报文的传送器，该单元在总线空闲或丢失仲裁前恒为发送器。如果一个单元不是报文发送器，并且总线不处于空闲状态，则该单元为接收器。报文中的位流按照非归零（NRZ）码，这意味着一个完整的位电平要么是显性，要么是隐性。报文传送由以下4个不同的帧类型所表示和控制。数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器；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时就发出错误帧；超载帧：超载帧用来在先行的和后续的数据帧（远程帧）之间提供一附加的延时。数据帧（远程帧）通过帧间空间与前述的各帧分开。帧结构远程帧：远程帧由6个场组成：帧起始、仲裁场、控制场、CRC场
27、、应答场和帧结束。远程帧不存在数据场，远程帧的RTR位必须是隐位，DLC的数据值是独立的，它可以是08中的任何数值，为对应数据帧的数据长度。出错帧：出错帧由两个不同场组成，第一个场由来自各站的错误标志叠加得到，第二个场是出错界定符。错误标志具有两种形式：活动错误标志(Active error flag)，由6个连续的显位组成；认可错误标志(Passive error flag)，由6个连续的隐位组成，出错界定符包括8个隐位。超载帧：超载帧包括两个位场：超载标志和超载界定符。超载标志由6个显位组成，超载界定符由8个隐位组成。发送超载帧的超载条件：要求延迟下一个数据帧或远程帧在间歇场检测到显位。标
28、准格式和扩展格式唯一的不同是标识符（ID）长度不同,标准格式为11位（ID10-ID0）,扩展格式为29位（ID10-ID0,EID17-EID0）。在标准格式和扩展格式中,报文的起始位称为帧起始（SOF）,帧起始标志数据帧或远程帧的起始，由一个单独的“显性”位（0）组成。由控制芯片自动完成，不需要用户在程序中体现。然后是由11位标识符（ID10-ID0），扩展格式为29位（ID10-ID0,EID17-EID0）和远程发送请求位（RTR）组成的仲裁场。RTR位标明是数据帧还是请求帧,在请求帧中没有数据字节。控制场包括标识符扩展位（IDE）,指出是标准格式还是扩展格式。它还包括一个保留位（RB
29、O）,为将来扩展使用。它的最后四个位用来指明数据场中数据的长度（大小就是由DLC3-DLC0组成的2进制数据）。数据场范围为08个字节（DATAFIELD）,其后有一个检测数据错误的循环冗余检查（CRC）。应答场（ACK）包括应答位和应答分隔符。发送站发送的这两位均为隐性电平（逻辑1）,这时正确接收报文的接收站发送主控电平（逻辑0）覆盖它。用这种方法,发送站可以保证网络中至少有一个站能正确接收到报文。报文的尾部由帧结束标出。在相邻的两条报文间有一很短的间隔位,如果这时没有站进行总线存取,总线将处于空闲状态。帧间空间通过对上述介绍，下面可以对CAN总线的组织和通信过程做一简单的归纳：CAN控制器
30、只能在总线空闲状态期间启动发送过程，总线上的所有的控制器同步于帧起始的前沿，这个过程由硬件同步完成。帧 间 空 间间 歇 场总线空间帧帧图2.1 非“错误认可”帧间空间若有两个或更多的CAN控制器同时开始发送，在总线访问冲突通过仲裁场发送期间位仲裁处理方法予以解决。仲裁期间，每个进行发送的CAN控制器都发送的位电平与监控总线电平进行比较，任何发送一个温性位而监视到一个显性位电平的CAN控制器立即变成总线上较高优先权的接收器，而不破坏总线上的任何信息，每段报文包括一个唯一的标识符和报文中含描述数据的RTR位。标识符和RTR位最先发送。标识符和RTR位对应二进制数最低的包文具有最高的优先权。由于数
31、据帧的RTR位为显性电平，因此数据帧比远程帧具有更高的优先权。对于每个数据帧存在唯一的发送器。从与其他CAN总线控制器兼容性的考虑，禁止使用标识符二进制位模式ID=1111111XXXX（X表示任意电平位），这样，在BasicCAN方式下，可以使用标识符数目为2048-16=2032，帧起始、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列使用位填充技术进行编码。当正在发送的CAN控制器检测到5个连续的相同极性的位被发送，一个互补（填充）位被插入到该发送位流中，当一个正在接受的CAN控制器检测到接受的上述5种位场的位流中。具有5个相同极性的连续位，它将自动地删除下一个接收（填充）位。删除的填充位电平必须与先
32、前位相反，否则一个填充错误被检测到并被标注。其余的位场和帧具有固定的形式，因而不使用位填充方法进行编码/解码。当发生位错误，填充、形式错误或应答错误时，检测到出错条件的CAN控制器将发生一个出错标志，出错标志在下一位开始发生。当检测到CRC错误时，出错标志在紧跟应答界定符后的一位开始发送，除非其他一些出错条件的错误标志已经开始发送。出错标志将破坏位填充或损坏固定形式的位场。位填充法则的破坏将影响检测出错条件的任何CAN控制器。一个检测出错条件的认可型CAN控制器将发送一个认可出错标志。认可出错标志不会中断在不同CAN控制器上的当前报文，但这类出错标志可能被其他控制器忽略。检测到出错条件后，认可
33、型出错CAN控制器将等待具有相同极性的6个连续位，并在检测带它们时，将它们理解为出错标志。发送出错标志后，每个CAN控制器在监视总线直至检测到一个显性电平到温性电平的跳变。此时，每个CAN控制器就完成了其出错标志发送，并在所有CAN控制器开始发送7个附加的隐形位。辨识数据帧或远程报文格式的方法是所有可检测的错误均可在报文发送时间内被标识，因而使CAN控制器很容易组成对报文的出错帧，并且初始化被破坏报文的重新发送。如果CAN控制器监测到出错帧固定格式的任何偏离，它将发送一个新的出错帧。一些CAN控制器要求借助于发送一个或更多超载帧来延迟下一个数据帧或远程帧的发送。超载帧的发送必须起始于所等待间歇
34、场的第一位。在期望的间歇场，重新激活显性位的超载帧的发送应在该事件后的一个开始。3 CAN总线控制器与驱动器3.1 CAN控制器的作用CAN就是总线型结构的一种适合现在自动控制的计算机局域网络。在网络层的次结构中，数据链路层和物理层是保护通信质量至关重要，不可或缺的部分，也是网络协议中最复杂的部分。CAN控制器就是扮演这个角色，它是以一块可编程芯片上的逻辑电路的组合来实现这些功能，对外它提供了与微处理器的物理线路的接口。通过对它的编程，CPU可以设置它的工作方式，控制它的工作状态，进行数据的发送和接收，把应用层建立在它的基础之上。3.2 芯片SJA1000的概述SJA1000是一种独立的CAN
35、控制器，主要用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制。它是Philipis半导体公司PCA82C200 CAN控制器（BasicCAN）的替代品，而且还增加了一种新的操作模式-PeliCAN，这种模式支持具有很多新特性的CAN2.0B协议。SJA1000的基本特性如下： 引脚、电气参数与PCA82C200独立CAN控制器兼容。 具有PCA82C200模式（即默认的BasicCAN模式）。 有扩展的接收缓冲器64字节，先进先出（FIFO）。 支持CAN2.0A和CAN2.0B协议，支持11位和29位标识码。 通信位速率可达1Mbps。 PeliCAN模式的扩展功能有： - 可读/写访问的错误计
36、数寄存器； - 可编程的错误报警限额寄存器； - 最近一次错误代码寄存器； - 对每一个CAN总线错误的中断； - 有具体位表示的仲裁丢失中断； - 单次发送（无重发）； - 只听模式（无确认、无激活的错误标志）； - 支持热插拔（软件进行位速率检测）； - 验收滤波器的扩展； - 接收自身报文（自接收请求）。 - 24MHz始终频率。 - 可与不同的微处理器接口。 - 可编程的CAN输出驱动器配置。 - 温度适应范围大（-40+125C）。3.2.1 SJA1000引脚排列与名称SJA1000的芯片引脚排列与名称如图3.1所示。 图3.1 SJA1000的芯片引脚排列与名称3.2.2 SJA
37、1000部分定义引脚SJA1000的引脚定义如表3.1所列表 3.1 SJA1000引脚描述名称符号引脚号功能描述AD7AD02,1,28-23地址/数据复合总线ALE/AS3ALE输入信号（Intel模式）AS输入信号（Motorola）CS非4片选信号输入，低电平允许访问SJA1000VDD312输出驱动的5v电源TX013从CAN输出驱动器0输出到物理线路上TX114从CAN输出驱动器1输出到物理线路上VSS315输出驱动器接地INT非16中断输出VDD218输入比较器的5v电源VSS221输入比较器的接地端VDD122逻辑电路的5v电源3.2.3 CAN控制器SJA1000在系统中的位
38、置CAN控制器在现场总线系统中的位置和所起的作用如图3.2和3.3所示。模块控制器CAN控制器CAN收发器微控制器SJA1000PCA82C250/251CAN总线传感器执行元件MMI传感器执行元件MMI 图 3.2 CAN控制器SJA1000在系统的位置主控制器接口管理逻辑CAN核心模块发送缓 冲区验收过滤器接收FIFO收发器CAN总线SJA1000 图 3.3 CAN控制器的SJA1000的模块结构3.2.4 SJA1000的几个控制模块 接口管理逻辑接口管理逻辑（IML）用于解释来自CPU的命令，控制CAN寄存器的寻址，向主控制器提供中断信息和状态信息。 发送缓冲器发送缓冲器（TXB）是
39、CPU和BSP（位流处理器）之间的接口。它能够存储要通过CAN网络发送的一条完整报文。 接收缓冲器接收缓冲器（RXB RXFIFO）是接收滤波器和CPU之间的接口，用来存储从CAN总线上接收并被确认的信息。 验收滤波器验收滤波器（ACF）把它的内容与接收到的标识码相比较，以决定是否接收这条报文。在验收测试通过后，这条完整的报文就被保存在EXFIFO中。 位流处理器位流处理器（BSP）是一个在发送缓冲器，RXFIFO和CAN总线之间控制数据流的队列发生器。 位时序逻辑位时序逻辑（BTL）监视串行的CAN总线和位时序。 错误管理逻辑错误管理逻辑（EML）负责限制传输层模块的错误。它接收来自BSP得
40、出错报告，然后把有关错误统计告诉BSP（位流处理器）和IML（接口管理器）。3.3 CAN总线驱动器PCA82C250概述CAN总线收发器提供了CAN控制器与物理总线之间的接口，是影响网络系统安全性、可靠性和电磁兼容性的主要因素。通常情况下，使用SJAl000CAN总线控制器可以完成CAN总线的通信任务，但是所存在的不足之处就是它的驱动能力不够，因此我们可以外加一个PCA82C250总线驱动芯片来弥补这一缺陷，使系统达到用户满意的水平。82C250的主要特性如下： 与ISO11898标准完全兼容； 高速率（最高可达1Mbps）； 具有抗汽车环境下的瞬间干扰及保护总线能力； 采用斜率控制，降低射
41、频干扰（RFI）； 过热保护； 总线与电源及地之间的短路保护； 未上电节点不会干扰总线； 总线至少可连接110个节点。3.3.1 82C250引脚功能如表3.2、图3.4所示CAN总线驱动器的引脚功能以及引脚图。表3.2 82C250的引脚功能标记引脚功能描述TXD1发送数据输入GND2接地Vcc3电源RXD4接收数据输出Vcef5参考电压输出CANL6低电平CAN电压输入/输出CANH7高电平CAN电压输入/输出Rs8斜率电阻输入82C25087654321CANHCANLTXDGNDVccRXDVcefRsw 图 3.4 82C250的引脚4 流量检测节点设计4.1 节点硬件电路设计4.1
42、.1 主控制器单元 主控制器的选择智能节点的主控制器选用Atmel公司的AT89C51单片机。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程课擦除只读存器的低电压、高性能、CMOS8位处理器。其特点有：与MCS-51兼容；三级程序存储器锁定；128*8位内部RAM；32位可编程I/O线，两个16位定时器/计数器；5个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路。AT89C51的引脚图如图4.1所示。1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.
