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辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学工业控制网络工业控制网络课程设计(论文)课程设计(论文)题目:题目:DSPDSP与与CANCAN总线通信系统设计总线通信系统设计院(系):院(系): 电气工程学院电气工程学院 专业班级:专业班级: 自动化自动化093093 学学 号:号: 学生姓名:学生姓名: 宋进帅宋进帅 指导教师:指导教师: 起止时间:起止时间: 2013.1.1-2013.1.112013.1.1-2013.1.11 本科生课程设计(论文)I课程设计(论文)任务及评语课程设计(论文)任务及评语院(系):电气工程学院 教研室: 注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号学生姓名宋进帅专业班级自动化093设计题目DSP与CAN总线通信系统设计课程设计(论文)任务实现功能实现功能 DSP 与 CAN 总线通信系统设计,实现 DSP 与 CAN 总线协议的转换。设计硬件包括 总线控制器、总线收发器及 ATMEL 系列单片机及 DSP 芯片等。软件采用汇编语言或 C 语 言,并调试与分析。 设计任务及要求设计任务及要求 1、确定设计方案,画出方案框图。 2、DSP 与 CAN 总线通信系统硬件设计,包括元器件选择。 3、画出硬件原理图。 4、绘出程序流程图,并编写初始化、接收及发送程序。 5、要求认真独立完成所规定的全部内容;所设计的内容要求正确、合理。 6、按学校规定的格式,撰写、打印设计说明书一份;设计说明书应在4000字以上。 技术参数技术参数 1、符合 CAN2.0B 规范; 2、40 米内最高可达 1Mbit/s;(设计选定传输速率为 250K bit/s) 3、抗宽范围的共模干扰,抗电磁干扰; 4、可扩充 110 个节点;工作计划1、布置任务,查阅资料,确定系统设计方案(2 天) 2、系统硬件设计及模块选择(3 天) 3、系统软件设计及编写功能程序及调试(3 天) 4、撰写、打印设计说明书(1 天) 5、验收及答辩。 (1天)指导教师评语及成绩平时: 论文质量: 答辩: 总成绩: 指导教师签字: 年 月 日本科生课程设计(论文)II摘 要CAN 控制器局域网络 ( Controller Area Network ,CAN )是一种串行多主站控制器局域网总线 。它具有很高的网络安全性 、通信可靠性和实时性 ,而且简单实用 ,网络成本低 ,特别适用于环境温度恶劣 、电磁辐射强和振动大的工业环境 。数字信号处理(Digital Signal Processing,简称 DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20 世纪 60 年代以来,随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息,来处理现实信号的方法,这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里,数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale 等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。 本文是以 DSP 为微控制器的 CAN 总线通信系统,以 AT89C52 作为智能节点,利用 SJA1000 CAN 总线控制器 与 82C250 CAN 总线收发器,进行协议转换,使DSP 与 CAN 总线通信,从而控制 CAN 总线上的智能节点 AT89C52。关键词:DSP; CAN 总线; 智能节点; SJA1000;本科生课程设计(论文)III目 录第 1 章 绪论.1 11.1 CAN 总线概述 .11.2 CAN 总线典型特征 .1 第 2 章 系统的总体设计.2 2 第 3 章 系统硬件设计.3 33.1 DSP 选择 .33.2 单片机最小系统的设计 .33.3 CAN 总线控制器 SJA1000 .43.4 收发器 PCA82C250.43.5 6N137 光耦合器 .53.6 总体接线图 .6 第 4 章 系统软件设计.8 84.1 初始化 CAN 控制器 .84.2 信息的发送和接收 .10 第 5 章 课程设计总结.1313 参考文献.1414本科生课程设计(论文)1第 1 章 绪论1.1 CAN 总线概述CAN 控制器局域网络 ( Controller AreaNet work ,CAN )是一种串行多主站控制器局域网总线 。它具有很高的网络安全性 、通信可靠性和实时性 ,而且简单实用 ,网络成本低 ,特别适用于环境温度恶劣 、电磁辐射强和振动大的工业环境 。CAN 总线可有效支持分布式控制或实时控制 。该总线的通信介质可以是双绞线 、同轴电缆或光纤。1.2 CAN 总线典型特征( 1) CAN 总线为多主站总线 ,各节点可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息 ,且不分主从 ;( 2) CAN 总线采用独特的非破坏性总线仲裁技术 ,高优先级节点优先传送数据 ,故实时性好 ;( 3) CAN 总线具有点对点 、一点对多点及全局广播传送数据的功能 ;( 4) CAN 总线采用短帧结构 ,每帧有效字节数最多为 8 个 ,数据传输时间短 ,并有 CRC 及其他校验措施 ,数据出错率极低 ;( 5) CAN 总线上某一节点出现严重错误时 ,可自动脱离总线 ,而总线上的其他操作不受影响 ;( 6) CAN 总线系统扩充时 ,可直接将新节点挂在通信距离最远可达 10 km ( 速率在 5 Kb/ s 以下) ;( 7) CAN 总线的最大传输速率可达 1 Mb/ s ,直接通信距离最远可达 10 km ( 速率在 5 Kb/ s 以下);( 8) CAN 总线上的节点数取决于总线驱动电路 ,在标准帧 ( 11 位报文标识符) 时 ,可达到 110 个 ,而在扩展帧 ( 29 位报文标识符) 时 ,个数不受限 。本科生课程设计(论文)2第 2 章 系统的总体设计系统是 DSP 与 CAN 总线通信系统的设计,DSP 作为系统微处理器,AT89C52单片机作为 DSP 的智能节点,要求实现 DSP 与单片机通过 CAN 总线通信。本设计中主要讲述无片内 CAN 控制器的 DSP 与 CAN 总线的通讯。系统总体控制结构框图如图 2.1 所示:图 2.1 系统总体控制结构框图 本系统中,AT89C52 作为智能节点,连接输入检测信号和输出控制信号与外界进行信息交换,并将数据进行初步处理。DSP 作为微处理器对检测数据进行总体处理,得出相应控制信号。SJA1000 是 CAN 总线控制器,与 82C250 电平转换器联合使用将单片机与 DSP 信号转换为 CAN 总线协议,通过 CAN 总线进行传输通信。高速光耦 6N137 连接 SJA1000 与 82C250,增强了 CAN 总线节点的抗干扰能力。TMS320LF2407AT89C52SJA1000CAN 控制器SJA1000CAN 控制器光耦隔离器光耦隔离器光耦隔离器光耦隔离器PCA82C250PCA82C250DSP 地址数据控制总线传感器继电器 CANBUS本科生课程设计(论文)3第 3 章 系统硬件设计3.1 DSP 选择本设计中选用 TMS320LF2407,TMS320LF2407 控制器是 TI 公司专为基于控制的应用而设计的,它将高性能的 DSP 内核和丰富的微控制器外设功能集于单片之中,每秒执行 20 兆条指令的运算能力,几乎所有的指令都可在 50ns 的单周期内完成,使得 TMS320F2407 控制器能提供比传统 16 位微控制器和处理器强大得多的性能。它具有以下一些特点: 32 位中央算术逻辑单元,32 累加器,16 位*16 位并行乘法器,3 个定标移位器,8 个 16 位辅助寄存器和一个用于数据存储器间接寻址的专用算术单元;544 字*16 位片内数据/程序双口 RAM;16K 字*16 位片内程序FLASH,224K 字*16 位最大寻址存储范围,支持硬件等待状态;四级流水线操作,八级硬件堆栈,六个外部中断;兼容 TMS320C2系列 DSP 的指令集;12 路比较/PWM; 通道,3 个 16 位通用定时器,3 个具死区功能的全比较单元,3 个单比较单元,4 个捕获单元;双 10 位 A/D 转换器;28 个可单独编程的多路复用 I/O 引脚;基于锁相环(PPL)的时钟模块;带实时中断的看门狗定时器模块;串行通信接口(SCI)和串行外设接口(SPI) 。3.2 单片机最小系统的设计采用 AT89C52 单片机作为系统的控制器。它是一种低功耗、高性能 CMOS 八位微控制器,具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。时钟使用外部时钟电路晶振选择12MHz。复位电路使用上电加手动的复位电路。图 3.1 单片机最小系统图本科生课程设计(论文)43.3 CAN 总线控制器 SJA1000SJA1000 是
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