现场总线技术大报告-can总线智能节点

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1、现场总线技术报告CAN总线智能节点班级：机03A-1学号：8888姓名：尚亦鹏概述近年来工业测控系统从传统的集中测量控制系统转向网络化的集散控制系统。随着现场总线技术高速发展和标准化程度的不断提高，以现场总线技术为基础的开放型集散测控系统得到广泛应用。总线式控制器局域网(controllerareanetwork，CAN)属于现场总线范畴，是一种能有效支持分布式控制的串行通信网络，可将挂接在现场总线上作为网络节点的智能设备连接成网络系统，并进一步构成集散测控系统。CAN智能节点位于传感器和执行机构所在的现场，在集散控制系统中起着承上启下的作用

2、。一方面，它必须和上位机进行通信，以完成数据交换；另一方面，它根据系统的需要以完成测量与控制的功能。因此，CAN智能节点的设计在工业集散测控系统中有着十分重要的作用。本技术报告将介绍一种基于ARM处理器STM32F107和CAN收发器CTM8251构建的CAN智能节点的设计方案。一、CAN智能节点硬件设计图1：CAN总线智能节点硬件电路原理图图2：CTM8251与CAN控制器间的电路连接图3：CTM8251网络拓扑结构图CAN收发器CTM8251芯片采用全灌封工艺，内部集成CAN-bus所必须的收发电路，完全电气隔离电路，隔离电压（DC250

3、0V）。CTM8251是用于CAN控制器与CAN总线之间的接口芯片。支持标准波特率：5kbps—1Mbps。该芯片是用于CAN控制器与CAN总线之间的接口芯片，具有将CAN控制器逻辑电平转换为CAN总线的差动电平的功能，另外CTM8251还具有对CAN控制器与CAN总线之间的隔离作用。在同一个CAN-bus网络中，最多可连接110个CTM8251。ARM处理器STM32F107是意法半导体推出全新STM32互连型（Connectivity）系列微控制器中的一款性能较强产品，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，其中就带有两路CAN2.0B接口，

4、故可用作于CAN控制器，用于CAN节点的数据的接受和发送。由图1可知，电路主要由ARM微控制器STM32F107，CAN收发器CTM8251T以及外部件晶振、电源等三部分构成。二、CAN智能节点的软件设计CAN总线智能节点的软件设计主要包括三个部分：CAN节点初始化，CAN报文发生和报文接收。CAN节点的通讯实质上就是对CAN控制器内部各寄存器进行读写，由于这些寄存器或发送、接收缓冲区均有确定的地址，CPU可通过外设的访问指令对他们进行读写操作从而完成CAN控制器的初始化及CAN报文的收发。当然要将CAN总线应用于通讯任务比较复杂的系统中，还

5、需详细了解有关CAN总线错误、总线脱离处理，接收滤波处理、波特率参数设置和自动检测，以及CAN总线通讯距离和节点数的计算等方面的内容。1、CAN智能节点初始化CAN控制器配置主要有工作方式设定，波特率设定以及错误检测设定三项。1工作方式设定控制器有6种操作模式:配置模式，关闭模式，正常工作模式，监听模式，自检模式和错误识别模式。.配置模式在使用CAN模块之前必须将其初始化，这个过程只能在配置模式下完成。在正常工作模式下，所有控制着配置模式的寄存器都不能够再线改写。即在正常收发数据的时候，CAN模块将禁止进入配置模式，保护配置寄存器，总线定时寄

6、存器，标志符接收寄存器和标志符屏蔽寄存器等不被改写。同样，在配置模式下，模块也不会进行发送和接收。.关闭模式在关闭模式下，模块不会收发数据，CAN模块可以通过配置WAKIF位用于总线激活，同时任何悬挂的中断将保留，错误计数器的值也将保留。这种模式类似与其他外围模块的低功耗睡眠模式，它将关闭模块的内部时钟，以减小模块的功耗，等待唤醒中断WAKIF激活以进入正常工作模式。.正常工作模式正常工作模式是控制器的标准工作模式。在该模式下，模块主动监听所有总线信息和产生应答位，错误帧等，这也是CAN控制器在总线上发送数据的唯一方式。.监听模式监听模式为C

7、AN模块提供了所有接收信息，包括错误信息的方法。监听模式是一种无记载模式，即在这种模式下没有信息被发送，包括错误标志或是应答信号。该模式下过滤器和屏蔽器可以只允许特殊信息装入接收寄存器，或者通过将过滤器和屏蔽器清0来接收任何信息，而错误寄存器复位但不工作。模块通过配置CANCON进入监听模式。.自检模式自检模式允许信息不发送到CAN总线，而在发送缓冲器和接收缓冲器之间进行内部信息收发。该模式可用于系统的开发测试过程。自检模式也是一种无记载模式，即在这种模式下没有信息被发送，包括错误标志或是应答信号。该模式下过滤器和屏蔽器可以只允许特殊信息装入

8、接收寄存器，或者通过将过滤器和屏蔽器清0来接收任何信息，而错误寄存器复位但不工作。模块通过配置CANCON进入自检模式。.错误识别模式错误识别模式下模块能够被配置为