1 引言

在ff、lonworks、profibus、can、hart等主流現場總線工業通訊技術之中，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上的節點信息分不同的優先級，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上的節點數高達110個；（8）有很高的可靠性和性能價格比等。CAN總線" title="CAN總線">CAN總線的這些特點使得其能同時滿足過程控制和制造業自動化的需求，[1]因而can總線的研究與應用已成為工業數據總線領域的熱點。在總線系統中，傳統的4-20ma的模擬輸入信號被數字信號取代，設備狀態、故障、參數等信息通過現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" title="接口">接口的各種儀器、儀表設備通過can適配卡可實現與上位機的can總線通訊。

2 硬件設計

can通信的核心芯片是can控制器，can的通信協議主要是由它完成的，它可以實現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" title="PIC18F458">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。看門狗wdt定時器用來監視程序的運行狀態，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總線的協議，同時也有自己的特點，主要包括：（1）支持can協議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，節省了成本。

can收發器即總線驅動器是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，為實現總線上節點之間的電氣隔離 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，以消除阻抗不連續時的反射現象，總線與地各自并聯一個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系統通信。pici8f458的can通信程序主要包括can初始化、接受子程序、發送子程序等。can初始化主要對can進行配置，設置發送郵箱、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，發送采用查詢方式。在can總線上的所有節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



3.2 接收中斷子程序



3.3 發送子程序



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開發，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直行程電動執行機構的智能化改造，與上位機實現了can總線通訊，試驗效果理想。