基于CAN總線的87C196CA在單片機串行通訊的應用

1 前言

　　CAN 是國際上應用很廣泛的一種現場總線,MCS96 系列單片機是目前在工業界推廣應用較廣泛的嵌入式控制器,其87C196CA 單片機內核本身帶有CAN 控制器,支持標準和擴展的信息幀,即遵循CAN2.0A 和CAN2.0B 協議。由此而構成的CAN 總線支持分布式控制和實時控制,其串行通信方式靈活可靠,傳輸距離較遠。由于CAN 總線具有通信速率高、工作可靠性高、現場抗干擾能力強、網絡連接方便和性能價格比高等優點,在汽車發動機控制部件、汽車抗滑系統、工業自動化、機床、電梯控制等領域得到了較為廣泛的應用。

2 硬件構成

　　2. 1 CAN 總線連接

　　基于CAN 總線的兩個87C196 單片機網絡聯接時,分別將單片機的CAN接收、發送兩根線通過PCA82C250 CAN總線收發器聯接到CAN總線上,構成多微控制器CAN總線連接。通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖,其總線連接如圖1 所示。

　　該網絡最高通信速率為1Mbit/s ,當傳輸速率為5Kbit/s時,最大通信距離可達10Km。在其CAN 總線上可掛接多達110 個網絡節點,而網絡上任意一個節點均可以在任意時刻主動地向網絡上的其他節點發送信息。其數據傳輸和接收可以是點對點、一點對多點或全局廣播等方式進行。

　　2. 2 　87C196CA 單片機

　　87C196CA 是集成CAN2.0B總線控制器的高性能16 位微處理器,特別適用于現場實時事件控制和分布式控制。片內的CAN 控制器與Intel 82527獨立CAN 控制器在軟件上是兼容的,每個CAN 控制器的輸入、輸出引腳由二根雙絞線聯接到CAN總線上。CAN 控制器由一個輸入引腳（RXCAN） 、一個輸出引腳（ TXCAN） 、控制和狀態寄存器,錯誤探測和管理邏輯組成。圖2 為CAN 控制器方框圖。

　　2. 3 　CAN 總線收發器

　　PCA82C250 是CAN協議控制器和物理傳輸線路之間的接口,是影響網絡性能的關鍵因素。它對總線提供差動發送能力,并對CAN控制器提供差動接收能力,其最高傳輸速率可達1Mbit/s。其主要特點是芯片內部具有限流電路,可以防止輸出級對電源、地或負載短路;由于采用差動接收發方式,因此有較強的抗電磁干擾能力;具有低電流節電待機工作模式;該CAN總線收發器至少可以連接110個節點。利用PCA82C250還可以方便地在CAN控制器與驅動器之間建立光電隔離, 以實現總線上各節點間的電氣隔離。