基于CAN总线的适配器节点设计课程设计2353896.docVIP

辽 宁 工 业 大 学 工业控制网络技术 课程设计（论文） 题目： 基于USB的CAN总线适配器设计 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 学 号 学生姓名 专业班级 自动化102 课程设计题目 基于USB的CAN总线适配器设计 课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能 USB的CAN总线适配器设计，实现计算机串口与CAN总线协议的转换。设计硬件包括总线控制器、总线收发器及ATMEL系列单片机及USB芯片等。软件采用汇编语言或C语言，并调试与分析。 设计任务及要求 1、确定设计方案，画出方案框图。 2、适配器硬件设计，包括元器件选择。 画出图。 绘出程序流程图，符合； 速率1Mbit/s； 可扩充110个节点；可与上位机通信CAN总线是一种应用极为普及的现场总线。CAN总线作为智能设备的联系纽带,把挂在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统,并进一步构成自动化系统,实现基本控制的综合自动化系统。 随着现场总线技术和计算机外设接口技术的发展,现场总线与计算机快速有效的连接又有了更多的方案,USB作为一种新型的接口技术，以其简单易用、速度快等特点而备受青睐。本文简要提出了USB 接口与CAN总线连接方案,论述了系统的硬件构成,固件开发和驱动程序等内容。 关键词：现场总线 USB CAN总线 目 录 第1章 绪论 1 第2章 课程设计的方案 2 2.1 概述 2 2.2 系统组成总体结构 2 第3章 硬件设计 3 3.1 单片机最小系统设计 3 3.2 CAN总线 4 3.3 USB接口 5 3.4 收发器PCA82C250 6 3.5系统总体框图 8 第4章 软件设计 9 4.1 CAN总线的初始化程序 9 4.2 SJA1000发送和接收数据的流程 10 第5章 课程设计总结 12 参考文献 13 附录 14 绪论 CAN总线最初是德国Bosch公司在1986 年为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种支持分布式实时控制系统的串行数据通讯总线。CAN总线与其它通信网的显著不同之处在于：(1)报文传送中不包含目标地址，它是以全网广播为基础，各接收站根据报文中反映数据性质的标识符过滤报文，该收的收下，不收的弃用。其好处是可线上网下网、即插即用和多站接收。(2)特别强化了对数据安全性的关注，满足控制系统及其它较高数据要求的系统需求。另外CAN总线采用短帧结构，借助接收滤波的多地址帧传送，受干扰概率低，每帧信息都有CRC校验及其它检错措施。响应远程数据请求，配置灵活，具有全系统的数据相容性。节点数主要取决于总线驱动电路，目前最多可达110个节点。CAN总线符合ISO11898标准，通信速率高，最大传输速率可达1Mbit/S，最大传输距离为10km，传输介质可为双绞线。基于CAN总线以上的特点，把它应用于系统分布比较分散且需要在同一总线上挂接多个节点的场合是非常适合的。CAN总线具有高性能、高可靠性、高性价比、连接方便、实时性好及其独特的设计等突出优点应用于许多工业部门，目前已成为比较流行的一种现场总线，广泛应用于控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信。而实际应用中PC机与CAN总线的人机交互设计尤为重要，它直接影响系统的运行和结果，其连接方法也成为系统设计的重点，通常采取3种连接方式：RS-232串行口通信、PCI卡、USB口通信，由于串行通信端口在系统控制领域中一直扮演着极为重要的角色，以其开发简单，资源丰富，成本低，无需驱动程序等诸多优点，不仅没有被淘汰，反而在规格上更先进，故应用广泛。结合设计中AT8951单片机有串行通信口且接口简单的特点，选用RS-232作为CAN总线与PC机之间的连接方式。将就这一基于CAN控制器SJA1000与AT8951的具有通用性的工业测控系统设计的软硬件设计方案作详细介绍。课程设计的方案 概述 本次设计主要是综合应用所学知识，设计CAN总线适配器接口设计，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“现场总线”课程中所学的基本理论和基本方法。 系统以单片机AT89S51和SJA1000控制器为核心，USB的CAN总线适配器设计，实现计算机串口与CAN总线协议的转换。设计硬件包括总线控制器、总线收发器及ATMEL系列单片机及USB芯片等。软件采用汇编语言或C语言，并调试与分析。本设计系统主要部件结构图如图2.1 系统组成总体结构 图2.1 系统总体框图 硬件设计 单片机最小系统设计 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes