段云強(qiáng)（鄭飛公司，450005）

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基于DSP與PIC單片機(jī)的CAN總線系統(tǒng)研究

段云強(qiáng)
（鄭飛公司，450005）

摘要：在工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，對于工業(yè)控制的要求也在不斷提高。其中，CAN總線系統(tǒng)作為一種重要的工業(yè)控制系統(tǒng)，在工業(yè)現(xiàn)場的實際應(yīng)用中，通過CAN總線節(jié)點構(gòu)成工藝控制系統(tǒng)，能夠取得十分良好的控制效果。其中，基于DSP和PIC單片機(jī)的CAN總線系統(tǒng)是一種十分常見的系統(tǒng)類型?；诖耍疚膶ζ溆布Y源、CAN通信功能、以及CAN節(jié)點收發(fā)器等進(jìn)行了研究，以期能夠提升系統(tǒng)的效率與性能。

關(guān)鍵詞：DSP；PIC；單片機(jī)；CAN總線系統(tǒng)

0 前言

在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，自動控制系統(tǒng)是一種十分重要的系統(tǒng)。隨著相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，其正朝著嵌入化、網(wǎng)絡(luò)化的方向轉(zhuǎn)變。而在這一過程中，CAN總線技術(shù)發(fā)揮了十分重要的作用，其優(yōu)勢十分豐富，能夠?qū)?jié)點進(jìn)行靈活增減，能夠適應(yīng)惡劣的電磁環(huán)境，抗干擾能力極強(qiáng)、工作方式豐富，因而已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。例如，由TMS320LF2407型DSP單片機(jī)、PIC18FXX8單片機(jī)構(gòu)成CAN總線系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中發(fā)揮出了十分良好的作用。

1 硬件資源

在PIC18FXX8系列的單片機(jī)當(dāng)中，配備了CAN控制器，因而具有小而全的特點，能夠在很多工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行運行，開發(fā)簡單便捷、內(nèi)部資源豐富。對于具有簡潔結(jié)構(gòu)、較強(qiáng)抗干擾能力、單一構(gòu)成功能的CAN節(jié)點較為適用。而在TMS320LF2000系列DSP芯片當(dāng)中，主要進(jìn)行工業(yè)控制。芯片具有豐富的資源和強(qiáng)大的功能，在工業(yè)控制系統(tǒng)當(dāng)中，能夠快速、復(fù)雜的進(jìn)行計算。不過，其開發(fā)成本、開發(fā)難度等都比較大。在分散式控制系統(tǒng)中，通過CAN總線進(jìn)行連接，具有不同的節(jié)點功能。所以，按照節(jié)點的實際要求，可利用2407型DSP單片機(jī)、PIC18F系列單片機(jī)，對節(jié)點進(jìn)行構(gòu)成，使其優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮，并且對資源進(jìn)行有效節(jié)約。

2 CAN通信功能

2.1IC18F458的CAN通信功能

在PIC418F系列的芯片當(dāng)中，都包含了CAN控制器模塊，其中包括控制器、報文緩沖器、協(xié)議引擎等部分。在PIC18FXX80系列芯片當(dāng)中，包含了增強(qiáng)型的ECAN控制器模塊，因此，這些芯片除了具有CAN功能以外，還具有了較強(qiáng)多驅(qū)動能力、EEPROM等功能的并行I/O接口，以及PWM、CAP、CCP等工業(yè)控制內(nèi)部資源。在工藝現(xiàn)場中，能夠在CAN節(jié)點中發(fā)揮出重要的作用。分別利用TXB0、RXB0進(jìn)行接受和發(fā)送，利用11位標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)幀來傳遞數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況，對數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)設(shè)置。在初始化中，設(shè)置CAN控制器CANCOM，進(jìn)入配置狀態(tài)控制器，經(jīng)過硬件等到之后，檢測CANSTAT.7位，并在配置狀態(tài)中進(jìn)行配置。波特率設(shè)置為BRGCON1=41H，具有時間當(dāng)量2倍的同步跳轉(zhuǎn)寬度，其中時間當(dāng)量TQ=2Fosc×2。BRGCON2=0A9H，進(jìn)行一次采樣和自由編程，具有2TQ的傳播段和6TQ的相段1。然后對發(fā)送標(biāo)識符進(jìn)行設(shè)置。節(jié)點在發(fā)送不同數(shù)據(jù)內(nèi)容的時候，會對不同的標(biāo)識符進(jìn)行發(fā)送。在設(shè)置接受部分的時候，對接收數(shù)據(jù)字節(jié)長度、接受標(biāo)識福過濾器等進(jìn)行設(shè)置，然后對11位標(biāo)識符屏蔽寄存器進(jìn)行設(shè)置。在完成設(shè)置之后，CAN控制寄存器CANCON使控制器轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，經(jīng)過一段時間的硬件等待，完成模式的轉(zhuǎn)換。

2.2TMS320LF2407的CAN通信功能

在2407型CAN控制器當(dāng)中，郵箱的數(shù)量為6個。其中，2、3號郵箱能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)送和接受的功能，4、5號郵箱只能實現(xiàn)發(fā)送功能，0、1號郵箱只能實現(xiàn)接受功能，這些功能是通過相應(yīng)軟件進(jìn)行設(shè)置的。一般來說，會采用中斷方式的接受服務(wù)程序、以及查詢方式的發(fā)送服務(wù)程序，從而對現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行更好的適應(yīng)。在CAN初始化程序當(dāng)中，需要對CAN標(biāo)志進(jìn)行清零，對2、3號郵箱的屏蔽標(biāo)志、接受標(biāo)識、發(fā)送標(biāo)識等進(jìn)行設(shè)置。在完成配置之后，等待能位達(dá)到允許配置的CCE=1的狀態(tài)。在允許配置狀態(tài)實現(xiàn)之后，通過設(shè)置CANBCR1、CANBCR2，對波特率進(jìn)行確定。在設(shè)置完成波特率之后，需要對配置過程進(jìn)行等待，在滿足CCE=0的狀態(tài)時，即證明成功的完成了配置過程。在成功完成配置之后，需要設(shè)置郵箱。對郵箱的接受、發(fā)送方向進(jìn)行確定，利用操作主控寄存器MCR，對CAN工作模式進(jìn)行設(shè)置。進(jìn)入改變數(shù)據(jù)區(qū)請求，設(shè)置字節(jié)長度、幀結(jié)構(gòu)等。完成設(shè)置之后，恢復(fù)到CDR=0的正常工作狀態(tài)。

3 CAN節(jié)點收發(fā)器

在CAN通信協(xié)議當(dāng)中，對于通信傳輸介質(zhì)，并沒有進(jìn)行明確的規(guī)定。因此，在設(shè)計硬件電路的過程中，可選擇的余地也就更多。不過，通常來說，在實際應(yīng)用當(dāng)中，通常采用雙絞線進(jìn)行傳輸。由于能夠達(dá)到10km的最大傳輸距離，因而在工藝控制系統(tǒng)中，通常能夠?qū)嶋H要求進(jìn)行滿足。在雙絞線傳輸當(dāng)中，具有很多不同的收發(fā)器芯片可供選擇。通常情況下，采用具有8條引腳的82C250型號的芯片，其中，2個引腳分別連接CAN控制器的接收端CANRX、發(fā)送端CANTX，2個引腳與CAN總線的CANL、CANH進(jìn)行連接。在這種連接方式之下，如果沒有其它的特殊要求，則在節(jié)點之間，則能夠?qū)崿F(xiàn)傳遞數(shù)據(jù)的要求。直接連接收發(fā)器、處理器的CANRX與CANTX，總線連接收發(fā)器CANL與CANH，能夠?qū)Σ顒邮絺鬏斶M(jìn)行形成。通常情況下，會將一個120Ω的電阻并聯(lián)在CAN總線端口上。雖然CAN總線的抗干擾能力很強(qiáng)，不過為了更好的確保系統(tǒng)可靠性，在進(jìn)行硬件設(shè)計的過程中，仍然需要對抗干擾進(jìn)行設(shè)計?？梢苑?段的120Ω電阻，并且中心接地，能夠?qū)﹄娐菲胶庑赃M(jìn)行確保，并且利用2個100pF的電容，實現(xiàn)抗干擾、阻抗平衡的效果。在某些特定情況下，應(yīng)當(dāng)隔離CAN總線、處理器的部分，通常是將光電耦合器加入到電路當(dāng)中，以實現(xiàn)這一目的。不過，在實際應(yīng)用當(dāng)中，除了VDD處理器電源以外，應(yīng)當(dāng)將一個直流電源接在光電耦合的另一端。同時，應(yīng)當(dāng)分開附加電源公共點，以及處理器公共點VSS，從而徹底的實現(xiàn)隔離效果。

4 結(jié)論

CAN總線系統(tǒng)作為工業(yè)控制領(lǐng)域當(dāng)中一種十分重要的系統(tǒng)，在實際工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用。為了進(jìn)一步提升CAN總線系統(tǒng)的性能，對DSP與PIC單片機(jī)進(jìn)行了應(yīng)用，在不同任務(wù)執(zhí)行節(jié)點中，能夠?qū)μ幚砥餍酒M(jìn)行自動選擇，使兩種芯片資源功能得到有效的發(fā)揮。同時，通過綜合兩種單片機(jī)，極大的提升了CAN總線系統(tǒng)的性能和作用，對于該領(lǐng)域的發(fā)展發(fā)揮著積極的作用。

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Research on CAN bus system based on DSP and PIC MCU

Duan Yunqiang
（Zheng Fei company，450005）

Abstract：In the industrial field， with the continuous development of technology and progress，the requirements for industrial control is also constantly improving.CAN bus system as an important industrial control system，in the practical application of industrial field，through the CAN bus node constitute the process control system，can achieve very good control effect.Among them， the CAN bus system based on DSP and PIC MCU is a very common type of system.Based on this，this paper studies the hardware resources，the CAN communication function，and the CAN node transceiver，in order to improve the efficiency and performance of the system.

Keywords：DSP；PIC；single chip microcomputer；CAN bus system