控制器局域網(wǎng)can（controller aera network）是德國bosch公司在80年代初為解決現(xiàn)代汽車中大量的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而提出的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。他是多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線，通信速率可達(dá)1m/s，最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)10km。can具有極高的可靠性，高實(shí)時(shí)性特點(diǎn)特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，已被公認(rèn)是最有前途的現(xiàn)場總線之一。can總線的高速采集系統(tǒng)具備dcs（分布式控制系統(tǒng)）的主要特征，可代替dcs。

    cygnal公司的51系列單片機(jī)c8051f040是集成在一塊芯片上的混合信號系統(tǒng)級單片機(jī)，在一個(gè)芯片內(nèi)集成了構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集或控制的智能節(jié)點(diǎn)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設(shè)以及其他功能部件，代表了目前8位單片機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。芯片上有1個(gè)12位多通道adc，2個(gè)12位dac，2個(gè)電壓比較器，1個(gè)電壓基準(zhǔn)，1個(gè)32kb的flash存儲器，與mcs－51指令集完全兼容的高速cip－51內(nèi)核，峰值速度可達(dá)25mips，并且還有硬件實(shí)現(xiàn)的uart串行接口和完全支持can2.0a和can2.0b的can控制器。本文將介紹帶有在片can的cygnal公司的混合信號片上系統(tǒng)（soc）級單片機(jī)c8051f040作為微處理器的can智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的硬件和軟件方案。

    1 典型c8051f404的can總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    典型c8051f404的can總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。一個(gè)典型的can節(jié)點(diǎn)由帶有can控制器的微處理器和can收發(fā)器構(gòu)成。can收發(fā)器建立can控制器和物理總線之間的連接，控制邏輯電平信號從can控制器到達(dá)物理總線的物理層，反之也一樣。can控制器執(zhí)行can協(xié)議，用于信息緩沖和濾波。f040的can控制器支持完全的can2.0a和can2.0b。

    上位機(jī)通過can適配卡與各個(gè)can節(jié)點(diǎn)通訊。在應(yīng)用中，上位機(jī)可以發(fā)送命令到節(jié)點(diǎn)，收集數(shù)據(jù)，修改過程參數(shù)，各節(jié)點(diǎn)可以將采集到的數(shù)據(jù)送到上位機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算或是保存打印，實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)越的信息處理功能。

    2 c8051f040的can控制器結(jié)構(gòu)

    f040的所有can協(xié)議功能都由獨(dú)立的can控制器而不是由51處理器來完成。因此，can通信占用cpu帶寬很小，51處理器只需要通過特殊功能寄存器（sfr）配置can控制器，數(shù)據(jù)過濾器就可以了。

    2.1 can控制器各部分功能

    can core：can協(xié)議控制器和發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換寄存器；

    message ram：存儲message objects和標(biāo)志碼，can控制器共有32個(gè)message object可供配置來用于發(fā)送或接收數(shù)據(jù)；

    registers：用于控制和配置c_can模塊的所有寄存器；

    message handler：控制數(shù)據(jù)在can core的接收/發(fā)送轉(zhuǎn)換寄存器和message object之間的傳輸，以及中斷的產(chǎn)生。

    2.2 can寄存器分類

    can寄存器可分為以下4類：

    （1）can控制器協(xié)議寄存器：用于can控制、中斷、錯(cuò)誤控制、總線狀態(tài)控制和測試模塊；

    （2）信息目標(biāo)（message object）接口寄存器：配置32個(gè)信息目標(biāo)（msg obj），從目標(biāo)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。8051處理器通過他來讀寫can message ram；

    （3）信息處理寄存器：只讀寄存器。為51cpu提供信息目標(biāo)的狀態(tài)，如信息有效標(biāo)志，發(fā)送請求狀態(tài)，新數(shù)據(jù)標(biāo)志和中斷標(biāo)志；

    （4）c8051處理器特殊功能寄存器（sfr）：c8051處理器控制的5個(gè)寄存器，直接讀寫can協(xié)議寄存器，通過can數(shù)據(jù)寄存器（can0dath和can0datl）和can地址寄存器（can0adr）間接讀寫其他can控制器。

    3 can節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

    設(shè)計(jì)采用的接口芯片使用ti公司的3.3vcan收發(fā)器sn65hvd230，他與pca82c250的引腳兼容。sn65hvd230有3種工作模式：高速，傾斜和低功耗模式，由rs腳的連接方式來確定。由于f040自帶了can控制器，外圍電路極為簡潔。

    4 can通訊軟件設(shè)計(jì)

    為避免51 cpu讀寫message ram與can 信息收發(fā)之間產(chǎn)生沖突，cpu不直接讀寫message object，而是通過專門的寄存器（ifx interface registers）來配置信息目標(biāo)。

    一個(gè)完整的信息目標(biāo)的