基于CAN總線的現場設備控制管理系統
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ＳＪＡ１０００作為微控制器的片外擴展芯片，其片選引腳ＣＳ應接在微控制器的Ｐ２．０ 上，以用于決定ＣＡＮ控制器各寄存器的地址。ＳＪＡ１０００通過ＣＡＮ總線驅動器ＰＣＡ８２Ｃ２５０連接在物理總線上。ＰＣＡ８２Ｃ２５０器件可提供對總線的差動發送能力和對ＣＡＮ控制器的差動接受能力，它同時完全和“ＩＳＯ１１８９８”標準兼容。由于通信信號傳輸到導線的端點時會發生反射，而且反射信號會干擾正常信號的傳輸，因此，總線兩端應接有終端電阻Ｒ１、Ｒ２，以消除反射信號，其阻值應當與傳輸電纜的特性阻抗大致相當。
2．ＣＡＮ節點的軟件設計
本節點的軟件編程主要包括Ａ／Ｄ轉換（ＡＤＣ）、ＣＡＮ控制器的初始化、ＣＡＮ總線數據的發送和接收等幾個部分。主程序的流程圖如圖３所示。
下面分別對這幾個主要部分的程序設計做一介紹。
2．１ Ａ／Ｄ轉換部分
筆者在本設計中采用的是單步Ａ／Ｄ轉換模式，并將Ａ／Ｄ轉換結果存入指定的數據存儲區。具體步驟如下：
（１）通過設置ＡＤＣ控制寄存器（ＡＤＣＣＯＮ１和ＡＤＣＣＯＮ(２）的值來確定Ａ／Ｄ轉換的工作狀態和采樣通道號；
（２）使能ＡＤＣ中斷，置位ＳＣＯＮＶ位以啟動單步Ａ／Ｄ轉換；
（３）等待響應ＡＤＣ中斷，并進入中斷服務程序；
（４）把采樣所得的數據從ＡＤＣＤＡＴＡＬ和ＡＤＣ-ＤＡＴＡＨ兩個特殊寄存器中取出，并存入預設的片內數據存儲器中，然后退出中斷服務程序；
（５）判斷所需通道是否采樣完畢，如果未完成，則設置采樣通道號并返回步驟（２），若完成則退出Ａ／Ｄ轉換子程序。
通過該程序可隨時根據實際需要更改采樣通道數，并將采樣結果直接存入指定數據存儲區，以為今后向ＣＡＮ總線發送所得數據提供便利。
2．２ ＳＪＡ１０００的初始化
ＣＡＮ的通信協議主要是由ＣＡＮ控制器完成的，因此，要想實現ＣＡＮ節點的數據傳送，對ＣＡＮ控制器的初始化是十分關鍵的。這個步驟直接決定著該ＣＡＮ網絡系統各節點所共同遵守的協議。對ＳＪＡ１０００進行初始化實際上就是通過單片機向其片內的各個寄存器寫入控制字的過程，其寄存器包括以下幾個：
ＲＥＧ ＣＯＮＴＲＯＬ―內部控制寄存器地址；
ＲＥＧ ＣＯＭＭＡＮＤ―內部命令寄存器地址；
ＲＥＧ ＳＴＡＴＵＳ ―內部狀態寄存器地址；
ＲＥＧ ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ―內部中斷寄存器地址；
ＲＥＧ ＡＣＲ―內部驗收代碼寄存器地址；
ＲＥＧ ＡＭＲ―內部驗收屏蔽寄存器地址；
ＲＥＧ ＢＴＲ０―總線定時寄存器０；
ＲＥＧ ＢＴＲ１―總線定時寄存器１；
ＲＥＧ ＯＣＲ―輸出控制寄存器。
其中：ＢＴＲ０、ＢＴＲ１寄存器的內容可用于決定系統通信的波特率和ＣＡＮ協議物理層中的同步跳轉寬度，因此，對于一個系統中的所有節點，這兩個寄存器的內容必須相同（包括上位機），否則將無法進行通信；ＯＣＲ寄存器的內容用于決定ＣＡＮ控制器的輸出方式；而寫入ＡＣＲ、ＡＭＲ寄存器的內容則要根據實際的網絡系統和報文標志符來決定。本設計中筆者采用的是ＢａｓｉｃＣＡＮ模式。
完成初始化后，ＣＡＮ控制器就能正常運行了，但是要實現具體的數據收發任務，還必須編制特定的收、發程序。
2．３ ＣＡＮ總線數據的發送和接收
（１）發送部分的程序設計
用ＣＡＮ總線發送數據的流程圖如圖４所示。實際上，在程序運行過程中，常常會在發送某一幀數據時發現上一幀的數據還沒有完全發送完畢（可以通過查詢狀態寄存器ＲＥＧ ＳＴＡＴＵＳ的第４位ＢＩＴ ＴＣＳ的顯、隱狀態可了解上次數據的發送情況）。因此，筆者采用的處理方法是：通過指令啟動本次發送之后，就不停地查詢狀態寄存器，以判斷本次發送是否完成，直到確定完成為止。這樣可以為下次發送提供便利，同時也有利于程序的順利執行，從而避免出現錯誤。
（２）接收部分的程序設計
圖５所示是該系統接收部分的軟件流程圖。實際上，在對響應速度要求不太高的場合，以查詢方式來設計接收子程序是最簡單、最可靠的方式。如果總線上有數據發往本節點，則通過查詢狀態寄存器的第１位ＢＩＴ＿ＲＢＳ的位狀態，便可得知接收緩沖區（ＲＸＦＩＦＯ）中的可用信息，然后通過軟件將ＲＸＦＩＦＯ中的數據逐個“移入”到指定的片內存儲空間即可。對于這樣一個主要以數據采集功能為主的ＣＡＮ節點，這些數據多半是由ＣＡＮ網絡中的“控制中心”發來的控制信號，設計時把它們留給ＡＤμＣ８１２進一步處理就可以了。
參考文獻
1 Bosch 公司 CAN 協議規范 V2.0版本
2 肖海榮 周風余.基于SJA1000的CAN總線系統智能節點設計 計算機自動測量與控制 2001、9(2)
3 鄔寬明.CAN總線原理和應用系統設計,北京航空航天大學出版社
4 SJA1000獨立CAN控制器介紹,廣州周立功單片機發展有限公司.
5 獨立CAN器件SJA1000的應用,東南大學學報,2002年3月.
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