基于CAN总线信号采集系统电路设计

2017-09-08王晓鹏

数字技术与应用 2017年6期

王晓鹏

摘要：CAN是Controller Area Network的簡称，CAN-BUS称为控制器局域网总线技术，本文采用CAN总线2.0B协议，硬件设计采用C8051F040单片机作为核心，CAN总线控制器为飞利浦公司的SJA1000，可以采集温度、电流、开关量等多种信号，由CAN总线传输到上位机后，该上位机实现操作员与底层节点之间的信息交互。

关键词：现场总线；CAN总线；C8051F040；SJA1000

中图分类号：TP366 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0200-01

1 简介

CAN总线的帧可以分为四种类型，总线上传输的大多数都是数据帧，数据帧负责携带数据从发送器到接收器；CAN总线发送数据时，该节点的CPU把将要发送的数据和标识发送给CAN芯片，则该芯片进入准备状态。Cygnal公司的51系列单片机C8051F040是集成在芯片上的混合信号系统单片机，该单片机是目前8位单片机控制系统的发展方向。芯片上有1个12位多通道ADC、2个12位DAC、2个电压比较器、1个电压基准、1个32kB的FLASH存储器、具有与MCS-51指令集完全兼容的高速CIP-51内核，峰值速度可达25MIPS，使用ADC来采集温度，电流等模拟信号，将结果存储在单片机中，待总线空闲时发送给上位机。SJA1000 是一种独立控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制，工作模式为PeliCAN，该模式支持具有很多新特性的CAN 2.0B 协议。

2 CAN总线硬件电路设计

2.1 CAN总线接口电路

C8051F040连接SJA1000需要提供数据线、地址线和控制信号。SJA1000支持与3.3V供电的C8051F040直接连接，这时要将Mode引脚接高电平。CAN总线接口电路图如下图1。

2.2 C8051F040外围电路设计

C8051F040外围电路包括电源3.3V设计模块、晶振模块、JTAG。电源模块采用芯片AS1117，它将+5V电源转换为+3.3V输出，该单片机供电电源模块原理图如下图2。

3 系统软件设计

编译环境使用集成了Keil C51编译器的开发环境Silicon Laboratories IDE ，在IDE环境下完成程序的编译和调试。

4 结语

本设计完成了底层节点的软硬件设计，搭建了一套CAN总线数据采集系统，经过实验测定基本可以达到指标要求。

参考文献

[1]路小俊.基于CAN总线的通信研究[J].低压电器，2002，6，（12）：36-39.

[2]史久根.CAN现场总线系统设计技术[M].国防工业出版社，2004：20-40.