岳繼光 蕭蘊(yùn)詩(shī)

     來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：針對(duì)單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)主從式通信的缺點(diǎn)，提也了利用can控制器實(shí)現(xiàn)單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)對(duì)等式通信，并對(duì)其硬件組成原理、通信程序的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析。

     關(guān)鍵詞：單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)

     “對(duì)等式”通信 控制器局域網(wǎng)（can）

     關(guān)于單片機(jī)的多機(jī)通信，許多文章及相關(guān)書(shū)籍都有介紹，但就其多機(jī)通信的方式而言大多為“主從式”，這一通信方式限制了單片機(jī)功能的發(fā)揮及廣泛的應(yīng)用。雖然文獻(xiàn)[1]利用巧秒的硬件手段實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)多機(jī)之間的“對(duì)等式”通信，但其通信方式實(shí)質(zhì)上仍是“主從式”。本文介紹了一種基于can控制器的單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)了任意兩機(jī)之間直接相互通信，從而克服了“主從式”多機(jī)通信的缺點(diǎn)。

     1 can技術(shù)簡(jiǎn)介

     can（controller area net）即控制器局域網(wǎng)，是主要用于各種過(guò)程（設(shè)備）監(jiān)測(cè)及控制的一種網(wǎng)絡(luò)。can最初是則德國(guó)bosch公司為汽車(chē)的監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。由于can具有卓越的特性的極高的可靠必，特別適合于工業(yè)過(guò)程中監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來(lái)越受到工業(yè)界的重視。具本來(lái)說(shuō)，can具有如下特性：

     （1） can可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活；

     （2） can可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播方式傳送接收數(shù)據(jù)；

     （3） can網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息可分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求；

     （4） can采用非破壞性總線仲載技術(shù)。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，大大地節(jié)省了總線仲載沖突時(shí)間，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓；

     （5） can的直接通信距離最大可達(dá)10km（速率小于5kbps），最高通信速率可達(dá)1mkbps（此時(shí)距離最長(zhǎng)為40m）。

     2 基于can控制器的對(duì)等式單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

     2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

     2.1.1 系統(tǒng)組成原理及通信過(guò)程

     所謂對(duì)等式通信，就是單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)中任一節(jié)均可主動(dòng)地與其它節(jié)點(diǎn)直接交換數(shù)據(jù)，而無(wú)須經(jīng)過(guò)第三方。從此角度出發(fā)，我們?cè)O(shè)計(jì)的基于can控制順的單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)組成如圖1所示。

     系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)由單片機(jī)、can控制器、can由發(fā)器組成。單片機(jī)主要用于系統(tǒng)的計(jì)算及信息處理等功能；can控制器主要用于系統(tǒng)的通信；can收發(fā)器主要用于增強(qiáng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力。系統(tǒng)的發(fā)送過(guò)程是：?jiǎn)纹瑱C(jī)將外圍設(shè)備或其他節(jié)點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的信息處理后，按can規(guī)范規(guī)定的格式將其寫(xiě)入can控制器的發(fā)關(guān)緩沖區(qū)，并啟動(dòng)發(fā)送命令，把數(shù)據(jù)發(fā)送到can總線上；接收過(guò)程是：can控制器從can總線上自動(dòng)接收數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)濾后存入can接收緩沖區(qū)，且向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求，此時(shí)單片機(jī)可從can擋收緩沖區(qū)讀要接收的數(shù)據(jù)。

     2.1.2 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)舉例

     圖2是所研制的低成本農(nóng)業(yè)溫度控制系統(tǒng)中與本文相關(guān)部分的硬件電路圖。

     設(shè)計(jì)是應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

     （1） 總線兩端各有一個(gè)120ω的電阻，對(duì)于匹配總線阻抗起著相當(dāng)重要的作用。否則，數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性大大降低，甚至無(wú)法通信。

     （2） 為了can與單片機(jī)之間時(shí)序的同步，一般采用can控制器給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，此時(shí)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)chmos型單片機(jī)應(yīng)接xtali引腳，對(duì)hmos型單片機(jī)接xtal2引腳。

     （3） 若can收發(fā)緩沖器采用集成元器件，則rx1腳應(yīng)接地，且cdr位應(yīng)置邏輯1。否則，rxi引腳電位必需維持在內(nèi)2.5v以上，且cdr寄存器中的cbp位應(yīng)置邏輯0，以形成can要求的邏輯電平