基于CAN总线的教学实验系统研究和开发
摘要
CAN控制局域网因其卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计受到工业界的广泛重视,并被认为是最有前途的现场总线之一。
当前工科院校机电一体化专业的实验仪器装置面临淘汰,实验教学内容迫切需要更新,因此开发以CAN总线技术为基础的实验设备是一项十分有意义的工作。
论文详细介绍了基于CAN总线的教学实验系统的研究和开发整个过程。首先分析了CAN总线协议的技术规范,对广泛采用的SJA1000控制器及在Pelican操作模式下各种寄存器功能进行说明,并总结归纳了MCS-51、PIC系列和ARM系列几大类目前用于CAN总线开发的单片机芯片资料。然后在此基础上组建了CAN总线教学实验系统的结构模型。对总体方案、软硬件设计及实验内容作了深入浅出的阐述,给出了具体的电路原理图、软件流程图和部分程序代码。其中重点讨论了以AT89S51微处理器、SJA1000控制器和82C250收发器为核心的节点设计内容,该节点通信单元可实现CAN总线报文的点到点、一点到多点及广播方式的接收发送,报文可以是单帧或多帧,标准或扩展的数据帧和远程帧,使学生通过实验内容获得对CAN总线技术直观全面的了解和认识。最后在评价比较三种CAN总线与上位机通信方案的优劣点基础上,设计了RS232-CAN转换模块,该模块为计算机与CAN总线之间数据传送提供了一种有效的解决方案,并在VB环境下开发了监控软件。
CAN Bus is known as one of the most famous field bus because its excellent characteristics, high reliability and special design.
In industrial academy, the experiment instruments of mechanotronics speciality are confronted with disusing currently. The contents of experiment teaching must be updated quickly. So it is very significant to research CAN-bus based experiment instruments.
Research and development of a CAN-bus based teaching experiment system is discussed in detail in the paper. Firstly, it was introduced about CAN technique specification . The function registers about SJA1000 which woking in Pelican model are explained. Secondly, the structural model of CAN teaching experiment system was set up after summarizing some types chips information using in single-chip microcomputer, such as MCS-51, PIC, ARM. The overall project, software and hardware design were analyzed in detail. And then, the circuit diagram, software flowchart, and part of program code is given.The CAN node design process which serves AT89S51 microprocessor, SJA1000 controller and 82C250 transceiver as core was discussed particularly. To obtain CAN bus technologies straightly and completely for students, the CAN bus message from point to point, point to multi-point and receiving/sending in the way of broadcast can be realized among the communication unit. The message includes single or multi-frame, SFF, EFF, data frame and remote frame. At last the RS232-CAN transform modular is developed on the basis of comparing different communication plans between up computer and CAN bus, monitoring software is also degsined based on VB environment.
当前工科院校机电一体化专业的实验仪器装置面临淘汰,实验教学内容迫切需要更新,因此开发以CAN总线技术为基础的实验设备是一项十分有意义的工作。
论文详细介绍了基于CAN总线的教学实验系统的研究和开发整个过程。首先分析了CAN总线协议的技术规范,对广泛采用的SJA1000控制器及在Pelican操作模式下各种寄存器功能进行说明,并总结归纳了MCS-51、PIC系列和ARM系列几大类目前用于CAN总线开发的单片机芯片资料。然后在此基础上组建了CAN总线教学实验系统的结构模型。对总体方案、软硬件设计及实验内容作了深入浅出的阐述,给出了具体的电路原理图、软件流程图和部分程序代码。其中重点讨论了以AT89S51微处理器、SJA1000控制器和82C250收发器为核心的节点设计内容,该节点通信单元可实现CAN总线报文的点到点、一点到多点及广播方式的接收发送,报文可以是单帧或多帧,标准或扩展的数据帧和远程帧,使学生通过实验内容获得对CAN总线技术直观全面的了解和认识。最后在评价比较三种CAN总线与上位机通信方案的优劣点基础上,设计了RS232-CAN转换模块,该模块为计算机与CAN总线之间数据传送提供了一种有效的解决方案,并在VB环境下开发了监控软件。
CAN Bus is known as one of the most famous field bus because its excellent characteristics, high reliability and special design.
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Research and development of a CAN-bus based teaching experiment system is discussed in detail in the paper. Firstly, it was introduced about CAN technique specification . The function registers about SJA1000 which woking in Pelican model are explained. Secondly, the structural model of CAN teaching experiment system was set up after summarizing some types chips information using in single-chip microcomputer, such as MCS-51, PIC, ARM. The overall project, software and hardware design were analyzed in detail. And then, the circuit diagram, software flowchart, and part of program code is given.The CAN node design process which serves AT89S51 microprocessor, SJA1000 controller and 82C250 transceiver as core was discussed particularly. To obtain CAN bus technologies straightly and completely for students, the CAN bus message from point to point, point to multi-point and receiving/sending in the way of broadcast can be realized among the communication unit. The message includes single or multi-frame, SFF, EFF, data frame and remote frame. At last the RS232-CAN transform modular is developed on the basis of comparing different communication plans between up computer and CAN bus, monitoring software is also degsined based on VB environment.
引文
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