段云強（鄭飛公司，450005）

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基于DSP與PIC單片機的CAN總線系統(tǒng)研究

段云強
（鄭飛公司，450005）

摘要：在工業(yè)領域當中，隨著技術的不斷發(fā)展進步，對于工業(yè)控制的要求也在不斷提高。其中，CAN總線系統(tǒng)作為一種重要的工業(yè)控制系統(tǒng)，在工業(yè)現(xiàn)場的實際應用中，通過CAN總線節(jié)點構成工藝控制系統(tǒng)，能夠取得十分良好的控制效果。其中，基于DSP和PIC單片機的CAN總線系統(tǒng)是一種十分常見的系統(tǒng)類型?；诖?，本文對其硬件資源、CAN通信功能、以及CAN節(jié)點收發(fā)器等進行了研究，以期能夠提升系統(tǒng)的效率與性能。

關鍵詞：DSP；PIC；單片機；CAN總線系統(tǒng)

0 前言

在工業(yè)生產(chǎn)當中，自動控制系統(tǒng)是一種十分重要的系統(tǒng)。隨著相應技術的發(fā)展，其正朝著嵌入化、網(wǎng)絡化的方向轉變。而在這一過程中，CAN總線技術發(fā)揮了十分重要的作用，其優(yōu)勢十分豐富，能夠對節(jié)點進行靈活增減，能夠適應惡劣的電磁環(huán)境，抗干擾能力極強、工作方式豐富，因而已經(jīng)得到了廣泛的應用。例如，由TMS320LF2407型DSP單片機、PIC18FXX8單片機構成CAN總線系統(tǒng)，在實際應用中發(fā)揮出了十分良好的作用。

1 硬件資源

在PIC18FXX8系列的單片機當中，配備了CAN控制器，因而具有小而全的特點，能夠在很多工業(yè)現(xiàn)場進行運行，開發(fā)簡單便捷、內(nèi)部資源豐富。對于具有簡潔結構、較強抗干擾能力、單一構成功能的CAN節(jié)點較為適用。而在TMS320LF2000系列DSP芯片當中，主要進行工業(yè)控制。芯片具有豐富的資源和強大的功能，在工業(yè)控制系統(tǒng)當中，能夠快速、復雜的進行計算。不過，其開發(fā)成本、開發(fā)難度等都比較大。在分散式控制系統(tǒng)中，通過CAN總線進行連接，具有不同的節(jié)點功能。所以，按照節(jié)點的實際要求，可利用2407型DSP單片機、PIC18F系列單片機，對節(jié)點進行構成，使其優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮，并且對資源進行有效節(jié)約。

2 CAN通信功能

2.1IC18F458的CAN通信功能

在PIC418F系列的芯片當中，都包含了CAN控制器模塊，其中包括控制器、報文緩沖器、協(xié)議引擎等部分。在PIC18FXX80系列芯片當中，包含了增強型的ECAN控制器模塊，因此，這些芯片除了具有CAN功能以外，還具有了較強多驅動能力、EEPROM等功能的并行I/O接口，以及PWM、CAP、CCP等工業(yè)控制內(nèi)部資源。在工藝現(xiàn)場中，能夠在CAN節(jié)點中發(fā)揮出重要的作用。分別利用TXB0、RXB0進行接受和發(fā)送，利用11位標識符標準幀來傳遞數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況，對數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)設置。在初始化中，設置CAN控制器CANCOM，進入配置狀態(tài)控制器，經(jīng)過硬件等到之后，檢測CANSTAT.7位，并在配置狀態(tài)中進行配置。波特率設置為BRGCON1=41H，具有時間當量2倍的同步跳轉寬度，其中時間當量TQ=2Fosc×2。BRGCON2=0A9H，進行一次采樣和自由編程，具有2TQ的傳播段和6TQ的相段1。然后對發(fā)送標識符進行設置。節(jié)點在發(fā)送不同數(shù)據(jù)內(nèi)容的時候，會對不同的標識符進行發(fā)送。在設置接受部分的時候，對接收數(shù)據(jù)字節(jié)長度、接受標識福過濾器等進行設置，然后對11位標識符屏蔽寄存器進行設置。在完成設置之后，CAN控制寄存器CANCON使控制器轉變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，經(jīng)過一段時間的硬件等待，完成模式的轉換。

2.2TMS320LF2407的CAN通信功能

在2407型CAN控制器當中，郵箱的數(shù)量為6個。其中，2、3號郵箱能夠實現(xiàn)發(fā)送和接受的功能，4、5號郵箱只能實現(xiàn)發(fā)送功能，0、1號郵箱只能實現(xiàn)接受功能，這些功能是通過相應軟件進行設置的。一般來說，會采用中斷方式的接受服務程序、以及查詢方式的發(fā)送服務程序，從而對現(xiàn)場的實際情況進行更好的適應。在CAN初始化程序當中，需要對CAN標志進行清零，對2、3號郵箱的屏蔽標志、接受標識、發(fā)送標識等進行設置。在完成配置之后，等待能位達到允許配置的CCE=1的狀態(tài)。在允許配置狀態(tài)實現(xiàn)之后，通過設置CANBCR1、CANBCR2，對波特率進行確定。在設置完成波特率之后，需要對配置過程進行等待，在滿足CCE=0的狀態(tài)時，即證明成功的完成了配置過程。在成功完成配置之后，需要設置郵箱。對郵箱的接受、發(fā)送方向進行確定，利用操作主控寄存器MCR，對CAN工作模式進行設置。進入改變數(shù)據(jù)區(qū)請求，設置字節(jié)長度、幀結構等。完成設置之后，恢復到CDR=0的正常工作狀態(tài)。

3 CAN節(jié)點收發(fā)器

在CAN通信協(xié)議當中，對于通信傳輸介質，并沒有進行明確的規(guī)定。因此，在設計硬件電路的過程中，可選擇的余地也就更多。不過，通常來說，在實際應用當中，通常采用雙絞線進行傳輸。由于能夠達到10km的最大傳輸距離，因而在工藝控制系統(tǒng)中，通常能夠對實際要求進行滿足。在雙絞線傳輸當中，具有很多不同的收發(fā)器芯片可供選擇。通常情況下，采用具有8條引腳的82C250型號的芯片，其中，2個引腳分別連接CAN控制器的接收端CANRX、發(fā)送端CANTX，2個引腳與CAN總線的CANL、CANH進行連接。在這種連接方式之下，如果沒有其它的特殊要求，則在節(jié)點之間，則能夠實現(xiàn)傳遞數(shù)據(jù)的要求。直接連接收發(fā)器、處理器的CANRX與CANTX，總線連接收發(fā)器CANL與CANH，能夠對差動式傳輸進行形成。通常情況下，會將一個120Ω的電阻并聯(lián)在CAN總線端口上。雖然CAN總線的抗干擾能力很強，不過為了更好的確保系統(tǒng)可靠性，在進行硬件設計的過程中，仍然需要對抗干擾進行設計。可以分2段的120Ω電阻，并且中心接地，能夠對電路平衡性進行確保，并且利用2個100pF的電容，實現(xiàn)抗干擾、阻抗平衡的效果。在某些特定情況下，應當隔離CAN總線、處理器的部分，通常是將光電耦合器加入到電路當中，以實現(xiàn)這一目的。不過，在實際應用當中，除了VDD處理器電源以外，應當將一個直流電源接在光電耦合的另一端。同時，應當分開附加電源公共點，以及處理器公共點VSS，從而徹底的實現(xiàn)隔離效果。

4 結論

CAN總線系統(tǒng)作為工業(yè)控制領域當中一種十分重要的系統(tǒng)，在實際工業(yè)生產(chǎn)當中發(fā)揮了十分關鍵的作用。為了進一步提升CAN總線系統(tǒng)的性能，對DSP與PIC單片機進行了應用，在不同任務執(zhí)行節(jié)點中，能夠對處理器芯片進行自動選擇，使兩種芯片資源功能得到有效的發(fā)揮。同時，通過綜合兩種單片機，極大的提升了CAN總線系統(tǒng)的性能和作用，對于該領域的發(fā)展發(fā)揮著積極的作用。

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Research on CAN bus system based on DSP and PIC MCU

Duan Yunqiang
（Zheng Fei company，450005）

Abstract：In the industrial field， with the continuous development of technology and progress，the requirements for industrial control is also constantly improving.CAN bus system as an important industrial control system，in the practical application of industrial field，through the CAN bus node constitute the process control system，can achieve very good control effect.Among them， the CAN bus system based on DSP and PIC MCU is a very common type of system.Based on this，this paper studies the hardware resources，the CAN communication function，and the CAN node transceiver，in order to improve the efficiency and performance of the system.

Keywords：DSP；PIC；single chip microcomputer；CAN bus system