1 引言
在ff、lonworks、profibus、can、hart等主流現(xiàn)場總線工業(yè)通訊技術之中，can(controller area network，又稱控制器局域網)總線除了具備現(xiàn)場總線的開放式、互操作性、數字化通訊等特點外，還具有以下特點：（1）以多主機方式工作；（2）can上的節(jié)點信息分不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求；（3）采用非破壞性總線仲裁技術，節(jié)省了總線沖突仲裁時間；（4）采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾率降低，具有極好的檢錯效果；（5）每幀信息都有crc校驗及其它檢錯措施，數據出錯率極低；（6）通信介質可靈活地選擇；（7）can上的節(jié)點數高達110個；（8）有很高的可靠性和性能價格比等。can總線的這些特點使得其能同時滿足過程控制和制造業(yè)自動化的需求，[1]因而can總線的研究與應用已成為工業(yè)數據總線領域的熱點。在總線系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的4-20ma的模擬輸入信號被數字信號取代，設備狀態(tài)、故障、參數等信息通過現(xiàn)場總線傳送給上位機完成遠程控制及遠程參數化，具有can總線接口的各種儀器、儀表設備通過can適配卡可實現(xiàn)與上位機的can總線通訊。
2 硬件設計
can通信的核心芯片是can控制器，can的通信協(xié)議主要是由它完成的，它可以實現(xiàn)物理層和數據鏈路層的所有功能。can控制器有許多芯片結構，獨立芯片的例如philips的sja1000，西門子的82c900等，還有和微處理器做在一起的嵌入型結構。本項目根據智能化、可靠性高、抗干擾能力強、成本低等原則，can控制器采用microchip公司的pic18f458單片機內嵌can控制器方案。pic18f458功能強大,1536k片內數據ram、3個16位定時/計數器、1個8位看門狗wdt定時器、8路模擬輸入的片內adc?？撮T狗wdt定時器用來監(jiān)視程序的運行狀態(tài)，一旦cpu由于意外原因偏離正常程序之外，wdt將強行把cpu復位，使其返回正常程序。pic18f458can模塊除遵循can總線的協(xié)議，同時也有自己的特點，主要包括：（1）支持can協(xié)議can2.0a、can2.0b；（2）支持標準幀、擴展幀、遠程幀、過載幀、錯誤幀等；（3）2個接收緩沖器、3個發(fā)送緩沖器；（4）6個接收過濾器；（5）2個屏蔽過濾器。選用功能強大的pic18f458單片機，大大簡化了電路設計，節(jié)省了成本。
can收發(fā)器即總線驅動器是can控制器與物理總線之間的接口，可以提供對總線的差動發(fā)送和接受功能，can總線驅動器種類有82c250/251、tja1040、tja1050等多種，適用于不同場合。philips公司的高速總線驅動器82c50，它采用雙線差分驅動，抗干擾強。can總線驅動器與單片機接線如圖1所示，為實現(xiàn)總線上節(jié)點之間的電氣隔離 can驅動器通過高速光藕6n137與pic18f458進行相連。在can總線兩端的can接頭上接入120歐匹配電阻，以消除阻抗不連續(xù)時的反射現(xiàn)象，總線與地各自并聯(lián)一個30pf的小電容,以防電磁輻射和抗高頻干擾[2]。注意在實際應用中，節(jié)點之間的電源也要隔離，+5v隔離后才能接vcc，否則也會有干擾。
圖1 82c250與pic18f458接線圖
3 軟件設計
軟件采用mplab ide7.5開發(fā)平臺及mcc18軟件，為了有利于程序的移植和修改可將程序設計成能相對獨立的子程序。can總線的各種協(xié)議已經被集成在pic18f458的can模塊里面,只要對相應的寄存器進行操作就可完成can系統(tǒng)通信。pici8f458的can通信程序主要包括can初始化、接受子程序、發(fā)送子程序等。can初始化主要對can進行配置，設置發(fā)送郵箱、接收郵箱標識符及初始化數據，設置波特率、can工作模式，初始化接受濾波器和接受屏蔽。接受使用中斷方式，發(fā)送采用查詢方式。在can總線上的所有節(jié)點必須有相同的波特率,設波特率fosc=4mhz，同步時間段sync_seg=1tq，傳輸時間段prop_seg=1tq，相位緩沖時間段1phase_seg1=3tq，相位緩沖時間段2phase_seg2=3tq，標稱位時間=8tq，位率=0.125mhz。在can總線通訊中，can的初始化非常重要[3]。
3.1 can初始化子程序
void intcan()
{trisb=(trisb|0x08)&0xfb； /* 設置rb2為輸出，rb3為輸入*/
cancon=0x80； /*請求配置*/
while((canstat&0x80)==0) /*配置方式*/
{
??；
} /*等待進入配置模式*/
brgcon1=0x01； /*設置波特率*/
brgcon2=0x90；
brgcon3=0x42；
txb0con=0x03； /*設置優(yōu)先級*/
txb0sidl=can_biaosf_l&0xe0； /*標準標識符*/
txb0sidh= can_ biaosf _h ；
txb0dlc=0x08； /*數據長度1字節(jié)*/
txb0d0=0x00；
txb0d1=0x00；
rxb0sidl= can_ biaosf _l&0xe0；/*標準標識符*/
rxb0sidh= can_ biaosf _h ；
rxb0con=0x20； / *接受有效的標準標識符信息*/
rxb0dlc=0x08； /*數據長度1字節(jié)*/
rxb0d0=0x00； /*初始數據*/
rxb0d1=0x00；
rxb0d2=0x00；
rxf0sidh=can_ biaosf _h；/*初始化接受濾波器和接受屏蔽*/
rxf0sidl=can_ biaosf _l；
rxm0sidh=0xff；
rxm0sidl=0xe0；
cancon=0x40； /*正常模式*/
while((canstat&0x40)!=0) /*檢測配置完成*/
{
??；
}
pir3=0x00； /*初始化can中斷*/
pie3=0x01；
ipr3=0x01；
}
3.2 接收中斷子程序
void interruphandlerhigh()
{
if(pir3bits.rxb0if==1) /*接收can中斷*/
{
can_flag=1； /*置接收中斷標志*/
pir3bits.rxb0if=0； /*清接收中斷標志*/
rxb0conbits.rxful=0； /*接收*/
}
}
3.3 發(fā)送子程序
void fasong()
txb0d0=clz； /*clz為發(fā)送數值*/
txb0con=txb0con|0x08； /*發(fā)送*/
}
寫好這三部分程序，就很容易寫出通訊程序了。
4 結束語
本項目設計可用于各種電氣設備形成can接口，也可在此基礎上繼續(xù)開發(fā)，加入設備的控制算法，對設備進行總線化智能化改造。利用pic18f458設計的can總線接口進行了dkj直行程電動執(zhí)行機構的智能化改造，與上位機實現(xiàn)了can總線通訊，試驗效果理想。
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