基于STC89C51的CAN总线点对点通信模块设计

　　0 引言

　　现场总线是应用在生产最底层的一种总线型拓扑网络，是可用做现场控制系统直接与所有受控设备节点串行相连的通信网络。在工业自动化方面，其控制的现场范围可以从一台家电设备到一个车间、一个工厂。一般情况下，受控设备和网络所处的环境可能很特殊，对信号的干扰往往也是多方面的。但要求控制则必须实时性很强，这就决定了现场总线有别于一般的网络特点。此外，由于现场总线的设备通常是标准化和功能模块化，因而还具有设计简单、易于重构等特点。

　　1 CAN总线概述

　　CAN (Controller Area Network)即控制器局域网络，最初是由德国Bosch公司为汽车检测和控制系统而设计的。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其良好的性能及独特的设计，使CAN总线越来越受到人们的重视。由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。目前，CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。它的直线通信距离最大可以达到l Mbps/30m.其它的节点数目取决于总线驱动电路，目前可以达到110个。

　　2 CAN系统硬件设计

　　图l所示是基于CAN2.0B协议的CAN系统硬件框图，该系统包括电源模块、MCU部分、CAN控制器、光电耦合器、CAN收发器和RS232接口。硬件系统MCU采用STC89C5l，CAN控制器采用SJAl000，CAN收发器采用PCA82C250，光耦隔离采用6N137。

　　图l中的CAN控制器SJAl000是CAN控制器(BasicCAN)PCA82C200的替代产品，它增加了一种新的操作模式(PeliCAN)，这种模式可以支持很多新特性的CAN2.OB协议。微处理器STC89C5l在一定的模式下可对SJAl000中的寄存器进行读写操作，以控制SJAl000进行数据的发送和接收。

　　CAN收发器PCA82C250是CAN控制器与物理总线之间的接口。它最初是为汽车中的高速应用(lMbps)而设计的。该器件可以提供对总线的差

　　动发送和接收功能。它采用双线差分驱动方式，有助于抑制汽车等恶劣电气环境下的瞬变干扰。PCA82C250可对SJAl000传来的TTL电平和CAN总线差动信号进行相互转换，而且可使总线具有较好的EMC特性。

　　光耦隔离器可对总线上各个CAN节点进行电气隔离，以增强系统的可靠性，减少系统与系统之间的相互影响。

　　2.1 CAN控制器硬件电路的设计

　　将SJAl000的ADO～AD7连接到STC89C5l的P0口，CS连接到STC89C5l的P20，这样，当P20为O时，CPU片外存储器地址即可选中SJAl000，CPU