基于82527的CAN總線智能流量傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

引言

CAN（ControllerAreaNetwork,控制局域網(wǎng)）屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線,是德國(guó)Bosch公司20世紀(jì)80年代初作為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種通信協(xié)議。1993年11月,ISO正式頒布了高速通信控制局域網(wǎng)（CAN）的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898）。CAN總線系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集由傳感器完成,目前,帶有CAN總線接口的傳感器種類還不多,價(jià)格也較貴。本文給出一種由8051單片機(jī)和82527獨(dú)立CAN總線控制器為核心構(gòu)成的智能節(jié)點(diǎn)電路,在普通傳感器基礎(chǔ)上形成可接收8路模擬量輸入和智能傳感器節(jié)點(diǎn)。

1 獨(dú)立CAN總線控制器82527介紹

82527是Intel公司生產(chǎn)的獨(dú)立CAN總線控制器,可通過(guò)并行總線與Intel和Motrorola的控制器接口;支持CAN規(guī)程2.0B標(biāo)準(zhǔn),具有接收和發(fā)送功能并可完成報(bào)文濾波。82527采用CHMOS5V工藝制造,44腳PLCC封裝,使用溫度為-44～+125℃,其引腳的排列和定義參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]。

（1）82527的時(shí)鐘信號(hào)

82527的運(yùn)行由2種時(shí)鐘控制：系統(tǒng)時(shí)鐘SCLK和寄存器時(shí)鐘MCLK。SCLK由外部晶振獲得,MCLK對(duì)SCLK分頻獲得。CAN總線的位定時(shí)依據(jù)SCLK的頻率,而MCLK為寄存器操作提供時(shí)鐘。SCLK頻率可以等于外部晶振XTAL,也可以是其頻率的1/2;MCLK的頻率可以等于SCLK或是其頻率的1/2。系統(tǒng)復(fù)位后的默認(rèn)設(shè)置是SCLK=XTAL/2,MCLK=SCLK/2。

（2）82527的工作模式

82527有5種工作模式：Intel方式8位分時(shí)復(fù)用模式;Intel方式16位分時(shí)復(fù)用模式;串行接口模式;非Intel方式8位分時(shí)復(fù)用模式;8位非分時(shí)復(fù)用模式。本文應(yīng)用Intel方式8位分時(shí)復(fù)用模式,此時(shí)82527的30和44腳接地。

（3）82527的寄存器結(jié)構(gòu)[2]

82527的寄存器地址為00～FFH.下面根據(jù)需要對(duì)寄存器給予介紹。

①控制寄存器（00H）：

CCE——改變配置允許位,高電平有效。該位有效時(shí)允許CPU對(duì)配置寄存器1FH、2FH、3FH、4FH、9FH、AFH寫操作。

EIE——錯(cuò)誤中斷允許位,高電平有效。該位一般置1,當(dāng)總線上產(chǎn)生異常數(shù)量的錯(cuò)誤時(shí)中斷CPU。

SIE——狀態(tài)改變中斷允許位,高電平有效。該位一般置0。

IE——中斷允許位,高電平有效。

INIT——軟件初始化允許位,高電平有效。該位有效時(shí),CAN停止收發(fā)報(bào)文,TX0和TX1為隱性電平1。在硬件復(fù)位和總線關(guān)閉時(shí)該位被置位。

②CPU接口寄存器（02H）：

RSTST——硬件復(fù)位狀態(tài)位。該位由82527寫入,為1時(shí)硬件復(fù)位激活,不允許對(duì)82527訪問(wèn);為0時(shí)允許對(duì)82527訪問(wèn)。

DSC——SCLK分頻位。該位為1,SCLK=XTAL/2;為0,SCLK=XTAL。

DMC——MCLK分頻位。該位為1,MCLK=SCLK/2;為0,MCLK=SCLK。

PWD——掉電模式使能位,高電平有效。

SLEEP——睡眠模式使能位,高電平有效。

MUX——低速物理層復(fù)用標(biāo)志位。該位為1,ISO低速物理層激活,PIN24=VCC/2,PIN11=INT#（＃表示取反）;該位為0,PIN24=INT#,PIN11=P2.6。

CEN——時(shí)鐘輸出允許位,高電平有效。

③標(biāo)準(zhǔn)全局屏蔽寄存器（06～07H）。該寄存器用于具有標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符的報(bào)文,或XTD置0的報(bào)文寄存器。該方式稱為報(bào)文接收濾波。當(dāng)某位為1時(shí),報(bào)文標(biāo)識(shí)符的相應(yīng)位必須匹配;為0時(shí),不必匹配。

④擴(kuò)展全局屏蔽寄存器（08～0BH）。該寄存器用于擴(kuò)展報(bào)文格式,或XTD置1的報(bào)文寄存器,其作用與③相同。

⑤總線配置寄存器（2FH）：

COBY——旁路輸入比較器標(biāo)志位,高電平有效。

POL——極性標(biāo)志位。為1,如果旁路輸入比較器,RX0的輸入邏輯1為顯性,邏輯0為隱性;為0,則反之。

DCT1——TX1輸出切斷控制位。為1,TX1輸出不被驅(qū)動(dòng),該模式用于1根總線的情況,2根差分導(dǎo)線短路;為0,TX1輸出被驅(qū)動(dòng)。

DCR1——RX1輸入切斷控制位。為1,RX1與輸入比較器的反相端斷開(kāi),接至VCC/2;為0,RX1接至輸入比較器反相端。

DCR0——RX0輸入切斷控制位。作用與DCR1相同,此時(shí)RX0接至比較器同相端。

⑥位定時(shí)寄存器0（3FH）;

SJW——同步跳轉(zhuǎn)寬度位場(chǎng),編程值1～3。

BRP——波特率分頻位場(chǎng),編程值0～63。

⑦位定時(shí)寄存器1（4FH）：

SPL——采樣模式標(biāo)志位。1表示每位采樣3次;0表示每位采樣1次。

TSEG1——時(shí)間段1位場(chǎng),編程值2～15。

TSEG1——時(shí)間段2位場(chǎng),編程值1～7。

波特率=XTAL/[（DSC+1）＊（BRP+1）＊（3+TSEG1+TSEG2）>

⑧報(bào)文寄存器（把每個(gè)寄存器的第1字節(jié)地址作為基址BASE）。

◇控制寄存器0,1（BASE+0,BASET+1）

MSGVAL——報(bào)文寄存器有效標(biāo)志位,高電平有效。10置位,01復(fù)位。

TXIE——發(fā)送中斷允許標(biāo)志位,高電平有效。10置位,01復(fù)位。

RXIE——接收中斷允許標(biāo)志位,高電平有效,10置位,01復(fù)位。

INTPND——中斷申請(qǐng)標(biāo)志位,高電平有效。10置位,01復(fù)位。

RMTPND——遠(yuǎn)程幀申請(qǐng)標(biāo)志位,高電平有效。10置位,01復(fù)位。

TXRQST——請(qǐng)求發(fā)送標(biāo)志位,高電平有效。10置位,01復(fù)位。

MSGLST——報(bào)文丟失標(biāo)志位,只用于接收?qǐng)?bào)文寄存器。10表示未讀報(bào)文被新報(bào)文覆蓋,01表示未覆蓋。

CPUUPD——CPU更新標(biāo)志位,只用于發(fā)送報(bào)文寄存器。10報(bào)文不被發(fā)送,01報(bào)文可發(fā)送。

NEWDAT——新數(shù)據(jù)標(biāo)志位。10表示向寄存器寫入了新數(shù)據(jù),01表示無(wú)新數(shù)據(jù)寫入。

◇仲裁寄存器0,1,2,3（BASE+2-BASE+5）

存儲(chǔ)報(bào)文標(biāo)識(shí)符。

◇報(bào)文配置寄存器（BASE+6）

DLC——數(shù)據(jù)長(zhǎng)度編碼,編程值0～8。

DIR——方向標(biāo)志位。1發(fā)送,0接收。

XTD——標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符標(biāo)志位。1擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符,0標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符。

◇數(shù)據(jù)寄存器（BASE+7-BASE+14）

82527存儲(chǔ)報(bào)文時(shí),8個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)均被寫入,未用到的字節(jié)數(shù)據(jù)是隨機(jī)的。

2硬件電路設(shè)計(jì)

智能節(jié)點(diǎn)的電路如圖1所示（圖中6264略去）。

在硬件設(shè)計(jì)中,由ADC0809完成對(duì)8路模擬置的轉(zhuǎn)換,與8051的信息交換采用查詢方式,地址BFF8～BFFFH,其時(shí)鐘可由ALE二分頻獲得;82527完成與CAN總線的信息交換。本設(shè)計(jì)中,旁路了輸入比較器,與8051的信息交換采用中斷方式,地址7F00～7FFFH,可以用82527的P1口和P2口對(duì)開(kāi)關(guān)量采集或?qū)^電器進(jìn)行控制。82C250提供82527和物理總線間的接口,提高接收和發(fā)送能力。可根據(jù)需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。

3軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)軟件采用MCS-51匯編語(yǔ)言編寫,程序框圖如圖2所示。

82527的初始化程序如下：

INT：MOVDPTR,＃0FF02H

MOVA,＃00H

MOVX@DPTR,A;SCLK=XTAL

;MCLK=SCLK,CLKOUT無(wú)效

MOVDPTR,＃0FF00H

MOVA,＃41H

MOVX@DPTR,A;置位CCE,INIT

MOVDPTR,＃0FF2FH

MOVA,＃48H

MOVX@DPTR,A;旁路輸入比較器設(shè)置1位隱性,0為顯性,RX1無(wú)效

MOVDPTR,＃0FF3FH;

MOVA,＃43H;

MOVX@DPTR,A;SJW=2,BRP=3

MOVDPTR,＃0FF4FH

MOVA,＃0EAH

MOVX@DPTR,A;SPL=1,TSEG1=7,TSEG2=6此時(shí)波特率為100Kbps

MOVDPTR,#0FF00H;

MOVA,＃01H

MOVX@DPTR,A;禁止對(duì)配置寄存器的訪問(wèn)

MOVDPTR,＃0FF10H;

MOVA,＃55H;

MOVX@DPTR,A;

INCDPTR;

MOVX@DPTR,A;

?

?

?

MOVDPTR,＃0FFF0H;

MOVA,＃55H;

MOVX@DPTR,A

INCDPTR;

MOVX@DPTR,A;報(bào)文寄存器控制位初始化

MOVR0,＃06H;

MOVDPTR,＃0FF06H;

MOVA,＃0FFH;

L1：MOVX@DPTR,A;報(bào)文標(biāo)識(shí)符需全部匹配

INCDPTR

DJNZR0,L1;

MOVDPTR,＃0FF16H;

MOVA,＃8CH;報(bào)文寄存器1可發(fā)送8個(gè)字節(jié)擴(kuò)展報(bào)文

MOVX@DPTR,A;

MOVDPTR,#0FF26H;

MOVA,#84H;

MOVX@DPTR,A;報(bào)文寄存器2可接收8個(gè)字節(jié)擴(kuò)展報(bào)文

MOVDPTR,＃0FF00H;

MOVA,＃00H;

MOVX@DPTR,A;初始化結(jié)束

RET