can總線的雙機(jī)冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)——工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 課程設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題目：CAN總線的雙機(jī)冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　院（系）： </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p>

2、<p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　起止時(shí)間： </p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語</p><p>　　院（系）：

3、 教研室：</p><p>　　注：成績：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)場總線技術(shù)被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的局域網(wǎng)，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的集成。其中，CAN現(xiàn)場總線以其高性能、高可靠性及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)越來越受到人們的重視。雙機(jī)冗余

4、技術(shù)是提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性的重要措施之一。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是綜合所學(xué)知識(shí)，出基于CAN總線的雙機(jī)冗余系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。采用AT89C51單片機(jī)為主控制器，進(jìn)行了單片機(jī)最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、可編程的CAN通信控制器SJA1000和CAN收發(fā)器PCA82C250組成的CAN通訊模塊的設(shè)計(jì)、雙機(jī)冗余的切換電路設(shè)計(jì)。選用獨(dú)立的CAN總線控制器和總線收發(fā)器以接入總線網(wǎng)絡(luò)所有單片機(jī)共用組數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總

5、線?？偩€切換器可以使得主機(jī)控制、使用總線并將從機(jī)隔離于總線?？偩€切換器的功能可以由三態(tài)緩沖器等芯片來完成。</p><p>　　關(guān)鍵詞：CAN總線；冗余技術(shù)；雙機(jī)冗余；切換電路</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　第2

6、章 課程設(shè)計(jì)的方案2</p><p><b>　　2.1 概述2</b></p><p>　　2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)2</p><p>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)選擇4</p><

7、;p>　　3.1.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2 CAN總線9</p><p>　　3.2.1 CAN總線控制器9</p><p>　　3.2.2 CAN總線收發(fā)器10</p><p>　　3.3 總線切換器11</p>&

8、lt;p>　　3.4 系統(tǒng)總體連接圖13</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1 主程序流程圖14</p><p>　　4.2 接收中斷服務(wù)程序流程圖15</p><p>　　4.3 接收中斷超時(shí)服務(wù)程序流程圖16</p><p>　　4.4 系統(tǒng)程序17</p&g

9、t;<p>　　第5章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)20</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　集先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)、現(xiàn)代通訊、自控理論和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身的現(xiàn)場總線技術(shù)，是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。它的出現(xiàn)標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。&l

10、t;/p><p>　　目前各控制設(shè)備生產(chǎn)廠商采取各種各樣的方法來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的冗余以提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。有許多大公司如美國的Honey Well、德國的西門子等設(shè)計(jì)生產(chǎn)出專用的檢測(cè)切換電路，它們都是采用專用的檢測(cè)切換電路實(shí)現(xiàn)主從機(jī)的切換。本文介紹一種行之有效的利用現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)雙機(jī)冗余的技術(shù)。傳統(tǒng)冗余技術(shù)存在的問題有：1.檢測(cè)切換電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，且其本身會(huì)引入新的不可靠因素；2.有些場合需要主機(jī)和從機(jī)之間實(shí)時(shí)交

11、換數(shù)據(jù)，保證從機(jī)時(shí)刻跟蹤現(xiàn)場信息。一旦主機(jī)發(fā)生故障，從機(jī)立即能以“無縫連接”方式切入運(yùn)行，使被控對(duì)象始終得到連續(xù)控制而不受任何“干擾”。檢測(cè)切換電路的使用反而不利于主從之間通信的實(shí)現(xiàn)；3.使用檢測(cè)切換電路實(shí)現(xiàn)雙機(jī)以上的多機(jī)冗余備份十分困難。</p><p>　　CAN總線屬于現(xiàn)場總線的范疇，是一種保密性較好、有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線是20實(shí)世紀(jì)80年代初德國BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽

12、車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，其通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。在自動(dòng)化電子領(lǐng)域的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中，CAN總線的通信速率可高達(dá)1Mbit/s。同時(shí)它也可以廉價(jià)地應(yīng)用到交通運(yùn)輸工具的電氣系統(tǒng)中，以替代以往所需要的許多硬件及各種線路的連接。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對(duì)一的物理連接，而現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把單個(gè)分

13、散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場總線為紐帶，將每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。現(xiàn)場總線中的傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)均置入微控制器。使它們具備了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信的能力，信息的傳輸不再依賴于控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場的個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散，有力地推動(dòng)了測(cè)控系統(tǒng)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。其中CAN總線的總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)</p><p

14、><b>　　課程設(shè)計(jì)的方案</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　本文提出了一種基于CAN總線的雙機(jī)冗余系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，使在出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)切換，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。總體結(jié)構(gòu)是通過單片機(jī)連接總線控制器、總線收發(fā)器、總線切換器，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞并控制工作。</p><p>　　本方案以

15、AT89C51單片機(jī)作為主控核心，與CAN總線控制器SJA1000完成通信協(xié)議。CAN總線收發(fā)器APC82C250、總線切換器等模塊組成核心主控制模塊。 總線切換器進(jìn)行主站從站工作的切換，使雙機(jī)冗余系統(tǒng)能在各種狀態(tài)工作和切換。</p><p><b>　　系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　基于CAN總線雙機(jī)冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示</p>

16、<p>　　圖2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　各部分功能：</b></p><p>　　（1）以單片機(jī)AT89C51為主控制器，與SJA1000進(jìn)行信息傳遞，并進(jìn)行主控制。</p><p>　　（2）CAN總線控制器為SJA1000，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與總線之間的數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　

17、　（3）CAN總線收發(fā)器為APC82C250。</p><p>　?。?）總線切換器可以使得主機(jī)控制、使用總線并將從機(jī)隔離于總線?？偩€切換器的功能可以由三態(tài)緩沖器74HC244等芯片完成。</p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p

18、><b>　　單片機(jī)選擇</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)選擇AT89C51。</p><p>　　（1）AT89C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)：</p><p>　　AT89C51是一種低功耗、低電壓、高性能的八位CMOS單片機(jī)，片內(nèi)有一個(gè)4KB的FLASH可變成可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and E

19、rasable Read Only Memory），它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC-51兼容。片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和FLASH存儲(chǔ)單元，片內(nèi)的存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)改變程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程。因此，AT89C51是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p><b>　?。?）

20、主要特性：</b></p><p>　　與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容</p><p>　　4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器</p><p>　　壽命：1000寫、擦循環(huán)</p><p>　　數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p><b&

21、gt;　　三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</b></p><p>　　128*8位內(nèi)部RAM</p><p><b>　　32可編程I/O線</b></p><p>　　兩個(gè)16位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　6個(gè)中斷源</b></p><p><b>

22、;　　可編程串行通道</b></p><p>　　低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p><b>　?。?）管腳說明：</b></p><p>　　VCC（40）：供電電壓，其工作電壓為5V。</p><p>　　GND(20):接地。<

23、/p><p>　　P0端口（P0.0-P0.7）:P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)、地址的第八位。再LFASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一個(gè)

24、內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能夠接收4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。再FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2端口（P2.0-P2.7）：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上

25、拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3端口（P3.0-P3.7）：

26、P3口管腳是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位的雙向I/O端口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入端時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表1所示。P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　復(fù)位RST(9)：復(fù)位輸入。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的

27、高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P3.0-P3.7口均置1，引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為ROM的00H處開始運(yùn)行程序。復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部RAM有所影響。</p><p>　　ALE/(30)：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入

28、編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　(29)：外部程

29、序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　EA/VPP(31)：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</

30、p><p>　　XTAL1(19)：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2(18)：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　圖3.1 AT89C51引腳圖</p><p><b>　　時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)片

31、內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。</p><p>　　時(shí)鐘電路 89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。</p><p>　　在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)

32、生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖3-1所示。圖3-1中，電容器Cl，C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的典型值為12MHz，采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘情號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。</p><p><b>　　圖3.2 時(shí)鐘電路</b></p><p><b>　　復(fù)位電路設(shè)計(jì)<

33、;/b></p><p>　　復(fù)位電路電路圖如圖3.3所示</p><p>　　當(dāng)89C51單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。</p><p&g

34、t;　　常用的上電復(fù)位電路電容C1和電阻R1對(duì)電源+5V來說[20]構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3復(fù)位電路電路圖</p><p>　　開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路。上電

35、后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RESET持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開，也能使RESET為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路組成，最小系統(tǒng)圖如下：</p><p>　　圖3.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p><b>　　CAN總線&l

36、t;/b></p><p><b>　　CAN總線控制器</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的CAN總線控制器SJA1000 是一種獨(dú)立控制器，用于移動(dòng)目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制（CAN），它是PHILIPS半導(dǎo)體PCA82C200 CAN 控制器BasicCAN 的替代產(chǎn)品而且它增加了一種新的工作模式PeliCAN, 這種模式支持具有很多新特性的

37、CAN 2.0B 協(xié)議，其軟件、硬件均與原有的82C200相兼容。</p><p>　　SJA1000的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）管腳及電氣特性與PCA82C200CAN獨(dú)立控制器兼容；</p><p>　　（2）具有擴(kuò)展的接收緩沖區(qū)（64字節(jié)FIFO）；</p><p>　　（3）支持CAN2.0B規(guī)范，同時(shí)支持11位標(biāo)識(shí)符

38、和29位標(biāo)識(shí)符；</p><p>　?。?）位速率可達(dá)到1Mbps；</p><p>　?。?）24MHz時(shí)鐘頻率；</p><p>　?。?）可與不同微處理器連接;</p><p>　　（7）可編程CAN 輸出驅(qū)動(dòng)配置;</p><p>　?。?）超寬的溫度范圍（-40至+125℃）;</p><

39、p>　?。?）可讀/寫訪問的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器；</p><p>　?。?0）可編程的錯(cuò)誤報(bào)警限制；</p><p>　?。?1）錯(cuò)誤碼寄存器；</p><p>　?。?2）每次CAN 總線錯(cuò)誤都產(chǎn)生的錯(cuò)誤中斷；</p><p>　?。?3）詳細(xì)記錄仲裁丟失位的仲裁丟失中斷；</p><p>　?。?4）單次發(fā)送（無重發(fā)

40、功能）；</p><p>　?。?5）監(jiān)聽模式（無應(yīng)答，無活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志）；</p><p>　?。?6）支持熱插拔（軟件驅(qū)動(dòng)的位速率檢測(cè)）；</p><p>　?。?7）接收過濾器（4 字節(jié)驗(yàn)收碼，4 字節(jié)屏蔽碼）；</p><p>　?。?8）接收自發(fā)信息（自檢測(cè)請(qǐng)求）；</p><p>　　SJA1000 的引腳圖

41、如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 SJA1000引腳圖</p><p><b>　　CAN總線收發(fā)器</b></p><p>　　CAN總線收發(fā)器PCA82C250是CAN控制器和物理總線之間的接口，它最初為汽車高速通信應(yīng)用設(shè)計(jì)。器件可以提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)CAN控制器的差動(dòng)接收能力。</p><p&g

42、t;　　圖3.6 82C250的功能框圖</p><p><b>　　引腳說明：</b></p><p>　　1腳：欲發(fā)送數(shù)據(jù)的輸入端；</p><p><b>　　2腳：電源地端；</b></p><p><b>　　3腳：電源端；</b></p><p&

43、gt;　　4腳：接收數(shù)據(jù)的輸入端；</p><p>　　5腳：參考電壓的輸出端；</p><p>　　6腳：低電平CAN總線輸入/輸出端；</p><p>　　7腳：高電平CAN總線輸入/輸出端；</p><p>　　8腳：總線脈沖斜率控制電阻連接端。</p><p>　　82C250驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部具有限流電路，可防止輸

44、出極對(duì)電池電壓的正端和負(fù)端短路。雖然在這種故障條件出現(xiàn)時(shí)，功耗增加，但這種特性可以防止發(fā)送輸出級(jí)的破壞。若結(jié)溫超過大約160℃數(shù)值時(shí)，兩個(gè)發(fā)送器輸出端的極限電流將減少。由于發(fā)送器是功耗的主要部分，因而決定了芯片的較低溫度。集成芯片的所有其它部分仍然工作。當(dāng)總線短路時(shí)，過熱保護(hù)十分需要。82C250采用雙線差分驅(qū)動(dòng)，有助于抑制惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾。</p><p>　　利用82C250還可方便地在CAN控制器與

45、收發(fā)器之間建立光電隔離，以實(shí)現(xiàn)總線上各節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。</p><p>　　SJA1000的AD0～AD7和AT89C51的P0口相連接，和P16相連接，和P32相連接。SJA1000采用的是Intel模式。</p><p><b>　　總線切換器</b></p><p>　　總線切換電路主要由四部分組成：D觸發(fā)器、RC電路、與門和八雙向總線

46、收發(fā)器74HC244芯片組成。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用74HC244總線收發(fā)器（bus transceiver），是典型的CMOS型三態(tài)緩沖門電路。由于單片機(jī)或CPU的數(shù)據(jù)/地址/控制總線端口都有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過其負(fù)載能力，一般應(yīng)加驅(qū)動(dòng)器。</p><p>　　74HC244這種八位總線收發(fā)器是為數(shù)據(jù)總線間進(jìn)行異步兩路通訊而設(shè)計(jì)的。采用控制功能可以盡量減少外部定時(shí)電路

47、的要求。這種電路可以將數(shù)據(jù)從A總線傳送到B總線，也可以將B總線傳送到A總線，具體傳送方向要看方向控制（DIR）輸入的邏輯電平而定?？梢杂檬鼓芏溯斎雭斫惯@種電路，使總線之間能有效地隔離。</p><p>　　總線切換電路原理圖如下：</p><p>　　圖3.7 總線切換電路</p><p>　　系統(tǒng)上電后，電路中輸出低電平，與門輸出低電平，D觸發(fā)器置1，控制74

48、HC244切斷單片機(jī)與三總線的聯(lián)系，從硬件上保證了新上電單片機(jī)處于從機(jī)狀態(tài)。電路中輸出高電平后，D觸發(fā)器的輸出可以受控于對(duì)方單片機(jī)。當(dāng)需要主從切換時(shí)，確保故障節(jié)點(diǎn)在被切除出去以后對(duì)三總線不能產(chǎn)生影響。從機(jī)在將自己置為從機(jī)時(shí)，應(yīng)先向P1.0引腳送一低電平，使故障節(jié)點(diǎn)的D觸發(fā)器置1，關(guān)閉其三態(tài)緩沖器，切斷與三總線的聯(lián)系，然后再向P1.1引腳發(fā)送1個(gè)脈沖信號(hào)，使D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，完成主機(jī)與從機(jī)的切換。</p><p

49、><b>　　系統(tǒng)總體連接圖</b></p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　主程序流程圖</b></p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　接收中斷服務(wù)程序流程圖</p><p>　　圖4

50、.2 接收中斷服務(wù)程序流程圖</p><p>　　單片機(jī)初始化完成后，在總線上發(fā)送詢問幀，若有主機(jī)在運(yùn)行，則置當(dāng)前機(jī)為主機(jī)。獲得三總線的控制權(quán)和使用權(quán)。若兩機(jī)同時(shí)接受到信號(hào)，則根據(jù)CAN總線仲裁協(xié)議，其中一個(gè)回去的優(yōu)先權(quán)，使它的詢問幀發(fā)送成功。若發(fā)送詢問幀后無反應(yīng)，則認(rèn)為出現(xiàn)故障。</p><p>　　接收中斷超時(shí)服務(wù)程序流程圖</p><p>　　圖4.3 接收中

51、斷超時(shí)服務(wù)程序流程圖</p><p>　　在整個(gè)工作過程中，主機(jī)與從機(jī)不斷進(jìn)行信息傳遞交換工作狀態(tài)，主機(jī)將自己的狀態(tài)信息、被控對(duì)象當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)及需要備份的數(shù)據(jù)定時(shí)向從機(jī)發(fā)送。若從機(jī)在約定時(shí)間沒有收到主機(jī)發(fā)來的信息或主機(jī)報(bào)告出錯(cuò)，則出現(xiàn)故障，從機(jī)置自己為主機(jī)，獲得三總線使用權(quán)，主機(jī)成為從機(jī)，接收原從機(jī)發(fā)來的信息，再次啟動(dòng)工作。</p><p><b>　　系統(tǒng)程序</b>

52、;</p><p>　　SJA1000工作程序：</p><p>　　void CanInit();void CanSend(unsigned char *bufDATA,unsigned char datalen);void Port_IO_Init();void Oscillator_Init();void Init_Device(void);void WR_SJA(unsi

53、gned char sja_addr,unsigned char sja_data);unsigned char RD_SJA(unsigned char sja_addr);//******SJA1000內(nèi)部寄存器地址(初始化復(fù)位模式) PeliCAN模式的地址表.//******標(biāo)準(zhǔn)幀格式(SFF)與擴(kuò)展幀格式(EFF).</p><p>　　#define SJA_MOD 0  &

54、#160; /*模式寄存器 可以定義過濾模式 MOD.3=AFM 00H*/#define SJA_CMR 1      //命令寄存器#define SJA_SR    2      //狀態(tài)寄存器 #define SJA_IR    3    // 中斷標(biāo)志 

55、        03#define SJA_IER 4     /*中斷允許 04H */#define SJA_BTR0 6     /*總線定時(shí)器0   06H*/#define SJA_BTR1 7     

56、 /*總線定時(shí)器1   07H*/#define SJA_OCR   8      /*輸出控制   08H*/</p><p>　　#define SJA_ALC 11    // 仲裁丟失捕捉     11   

57、;        #define SJA_ECC 12       /*錯(cuò)誤代碼捕捉 0CH*/#define SJA_EWLR 13     //錯(cuò)誤報(bào)警限制寄存器#define SJA_RXERR 14     

58、; //錯(cuò)誤計(jì)數(shù)寄存器#define SJA_TXERR 15     /*發(fā)送錯(cuò)誤記數(shù) 0FH*/</p><p>　　//以下為復(fù)位模式定義#define SJA_ACR0 16      /*驗(yàn)收代碼 即ID ?16*/ #define SJA_ACR1 17    

59、60; /*驗(yàn)收代碼 即ID   17*/#define SJA_ACR2 18      /*驗(yàn)收代碼 即ID   18*/#define SJA_ACR3 19      /*驗(yàn)收代碼 即ID   19*/#define SJA_AMR0 20  &

60、#160;  /*驗(yàn)收屏蔽 初地址20*/ #define SJA_AMR1 21      /*驗(yàn)收屏蔽 初地址21*/ #define SJA_AMR2 22      /*驗(yàn)收屏蔽 初地址22*/ #define SJA_AMR3 23      /*驗(yàn)收屏蔽 初地址

61、23*/</p><p>　　//SJA1000內(nèi)部寄存器地址(工作模式)#define SJA_EFF 16      //RX和TX結(jié)構(gòu)信息 擴(kuò)展幀/標(biāo)準(zhǔn)幀#define SJA_ID1 17      //識(shí)別碼#define SJA_ID2 18    

62、0; //識(shí)別碼#define SJA_ID3 19      //識(shí)別碼，標(biāo)準(zhǔn)幀無#define SJA_ID4 20      //識(shí)別碼，標(biāo)準(zhǔn)幀無#define SJA_D1 21 //</p><p>　　#define SJA_D2 22 </p><p>

63、　　#define SJA_D3 23 </p><p>　　#define SJA_D4 24 </p><p>　　#define SJA_D5 25 </p><p>　　#define SJA_D6 26 </p><p>　　#define SJA_D7 27 </p><

64、;p>　　#define SJA_D8 28</p><p>　　單片機(jī)程序如下：#include <c8051f340.h>#include <INTRINS.H>#include "s.h"sbit led1    = P2^0;sbit led2    = P2^1;sbit SDA&#

65、160;   = P2^2;sbit SCL    = P2^3;sbit J1     = P3^0;sbit J2     = P3^1;sbit st1    = P0^4;</p><p>　　sbit ALE_CAN = P0^0;sb

66、it RD_CAN   = P0^1;sbit INT_CAN = P0^2;sbit CS_CAN   = P0^3;sbit WR_CAN   = P2^7;</p><p>　　#define WriteDeviceAddress 0xa0 //地址以及讀寫方向，本設(shè)備中只有一個(gè)IIC設(shè)備地址為0#define ReadDviceAddre

67、ss 0xa1#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define nop _nop_ uchar c1[16]={0X00,0X01,0X02,0X03,0X04,0X05,0X06,0X07,0X08,0X09,0X0a,0X0b,0X0c,        0X0d,0X0e,0X0f};

68、uchar c2[16];uchar c3[8] ={0X00,0X01,0X02,0X03,0X04,0X05,0X06,0X07};</p><p>　　unsigned int idata MaxLenCanRxBuf=440;unsigned char xdata CanRxBuf[440];    //40個(gè)CAN幀緩沖區(qū)unsigned char idata Ca

69、nTempBuf[11];   //單個(gè)can報(bào)文的緩沖區(qū)。unsigned char idata CanTxData[8];   //CAN發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)unsigned char data_flag=0;</p><p>　　unsigned int idata CanRxAddr=0;unsigned char CanRxcompleteFlag=0;unsi

70、gned char idata cfgbuf[32];unsigned char SendBufId[2]={0x07,0x20};</p><p>　　unsigned char SendBufInfo;unsigned int xdata mSendDelay=0;</p><p>　　unsigned char *h_pointer;unsigned char *l_point

71、er;unsigned char i=0;unsigned char j=0;uint LedFlag1=0;</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過幾天的努力，完成了CAN總線的雙機(jī)冗余系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。過程雖是辛苦的，但從中我卻學(xué)到了很多東西。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)使我意識(shí)到理論與實(shí)際相結(jié)合的

72、重要，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握的不夠牢固。</p><p>　　鞏固了課上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，對(duì)于計(jì)算機(jī)匯編語言的系統(tǒng)化整體化有了更深的認(rèn)識(shí)。整個(gè)設(shè)計(jì)過程最大的收獲就是意識(shí)到理論知識(shí)扎實(shí)的重要性，實(shí)踐是建立在理論之上的，只有平時(shí)掌握知識(shí)扎實(shí)，才能在實(shí)踐時(shí)熟練運(yùn)用

73、，課程設(shè)計(jì)把平時(shí)所學(xué)的知識(shí)靈活運(yùn)用結(jié)合起來，鍛煉我們的思維和動(dòng)手能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 馬秀娟.電工電子實(shí)踐教程[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.157-160.</p><p>　　[2] 陳正義.單片機(jī)控制實(shí)習(xí)[M].北京：人民郵電出版社，2006.3-90. <

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