基于P89C668单片机的CAN总线接口设计

CAN(Controller Area Network)总线，又称控制器局域网，属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络.与其它几种现场总线相比，CAN 总线是最容易实现、价格也最为低廉.由于其性能好，可靠性高、设计灵活，现已广泛应用于工业现场控制、智能大厦、小区防范、交通工具、医疗仪器、环境监控等众多领域.

CAN总线规范已被国际标准化组织（ISO）定为国际标准，CAN协议也是建立在国际标准化组织的开放系统互连参考模型（OSI）基础上的.CAN总线主要工作在数据链路层和物理层，用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议，由于CAN总线的可靠性高，使应用层通信协议得以大大简化.目前市场上有多种不同型号的CAN控制器，它们实现CAN协议部分电路的结构和功能大多相同，只是与单片机接口部分的结构和方式有一些差异.

为了提高硬件电路的效率，简化电路设计上的复杂性，保证电路的电气兼容性，本文采用PHILIPS公司生产的P89C668单片机和CAN控制器SJA1000设计了CAN接口节点电路，并介绍了相关的软件设计.

1 CAN总线节点接口硬件电路设计

CAN节点接口硬件电路原理如图1所示.采用PHILIPS公司生产的P89C668单片机、CAN控制器SJA1000和CAN总线收发器PCA82C250设计接口电路来实现CAN总线通信.

图1 CAN总线接点接口硬件电路原理

P89C668单片机内带64kB Flash存储器，该存储器既可并行编程，在系统编程ISP中也可串行编程，在实际的成型产品中可通过ISP升级用户程序. 在Boot ROM程序中，可通过一个默认的串行下载器（UART）对Flash存储器作ISP编程，而在Flash代码区中并不需要调用下载器的代码，用户程序可通过调用在Boot ROM中的标准子程序对Flash存储器擦除和再编程（即IAP）.

P89C688在6个时钟周期内执行一条指令，一个OTP位让用户可选择传统的12个时钟周期.P89C688用先进CMOS工艺制造，是80C51单片机家族的衍生品，其指令集和80C51相同.该单片机有四个8位I/O口，三个16位定时器/事件计数器，多中断源，四个优先级，可嵌套中断结构，一个增强型UART和片内振荡器以及时序电路.P89C668新增特性使其成为一个功能强大的单片机，可为某些应用提供PWM、高速的I/O和加/减计数.

SJA1000 是PHILIPS 公司生产的独立CAN 通信控制器，它既支持CAN2.0A，又支持CAN2.0B，与PCA82C200 CAN 控制器兼容（BasicCAN），并可替代PCA82C200；增加了一种新的工作模式PeliCAN，使其支持具有很多新特性的CAN2.0B 协议；集成了CAN 协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理；具有多主结构、总线访问优先权、硬件滤波等特点.

PC82C250为CAN总线收发器，是CAN 控制器和物理总线的接口，提供对总线的驱动发送能力、对CAN控制器的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力.它具有很强的抗瞬间干扰和保护总线的能力，以及三种不同的工作方式即高速、斜率控制和待机，如表1所示.总线上的某一个节点掉电不会影响总线，在40米内应用的速度可达1M baud，最多可挂110个节点.

从图1 可看出，该硬件电路主要由单片机P89C668、CAN 独立控制器SJA1000 和CAN 收发器PCA82C250 组成.