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2.3.1 TJA1040的特点[3]

CAN总线具有较强的纠错能力，并且还支持差分收发器，这让它们能够适合用于高噪声环境，并具有更远的传输距离，尤其是对中小型分布式控制系统。由于在其中CAN总线采用了许多新的技术及独特设计，让它与一般的通信总线作比较，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。除此之外它还具有以下几点重要特色[4]：

（1）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。网络上的节点（信息）可分成不同的优先级,可以满足不同的实时要求。

（2）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。

（3）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。 （4）直接通信距离最远可达10km（速率5Kb/s以下）。通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。

（5）节点数实际可达110个，采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。

（6）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。

2.3.2 TJA1040的参考数据

TJA1040芯片的一些参考数据如表2.1所示：

表2.1 参考数据 助记符 参数 VBAT VCC VI/O IBAT VCANH VCANL 引脚VBAT的电源电压 引脚Vcc的电源电压 引脚VI/O的电源电压 引脚VBAT电源电流 引脚CANH 的直流电压 引脚CANL的直流电压 条件 VBAT = 12V 0< VCC <5.25V 无时间限制 0< VCC <5.25V 无时间限制 0< VCC <5.25V 无时间限制 人体模型HBM VSTB=0V 最小值 最大值 单位 5 4.75 2.8 10 -27 -27 -27 -40 -4 —— 27 5.25 5.25 30 +40 +40 +40 +150 +4 255 V V V μA V V V ℃ kV ns VSPLIT 引脚SPLIT的直流电压 Tvj Vesd TPD 实际连接点温度 所有引脚的静电放电电压 TXD到RXD的传播延迟 [3]周凤余,李贻斌,李彩虹,尹燕芳,肖海荣.CAN总线及其在喷浆机器人中的应用[J].测控技术，2000年03期.

[4]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社.1996.

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2.3.3 TJA1040的功能描述[5]

TJA1040除了处理ISO 11898标准所描述的物理层外，它还可以控制整个ECU的功耗(电源)管理并对系统进行诊断。

(1)唤醒

有几种方法可以将TJA1040从睡眠或待机模式唤醒： ①通过显性的总线状态唤醒； ②通过引脚WAKE的边沿本地唤醒；

③从睡眠或待机模式到普通或Pwon只听模式的模式转换不会置位唤醒标志。 (2)总线故障诊断

正常模式中，在收发器使总线显性时，TJA1001通过引脚/ERR提供了一个低电平有效的总线故障诊断输出，检测到的总线故障可以在正常模式从引脚/ERR读出。

(3)TXD显性超时功能

当硬件或软件程序的错误而使TXD引脚持续地处在低电平时，“TXD显性超时定时器”电路可以防止总线进入所有网络通信阻塞的状态。

TXD引脚的负跳变沿引发这个定时器，如果引脚TXD的低电平持续时间超过内部定时器的值(TDOM),收发器会被禁能强制使总线进入隐性状态。定时器用引脚TXD的正跳变边沿复位。收发器保持禁能直到RXD变成显性而TXD是隐性或者将模式切换到正常模式。TXD显性超时时间TDOM规定了可能的最小位速率40kBaud。

(4)TXD对RXD短路

如果引脚RXD和TXD短路，总线一旦进入显性后就会呈现持续的显性，因为引脚RXD的低电平输入通常要高于连接至(CAN控制器)。TXD显性超时会禁能收发器，使总线处于隐性状态。收发器保持禁能直到RXD是显性而TXD是隐性或者将模式切换到正常模式。

2.4 CAN通讯收发器

本系统采用PHILIPS公司生产的PCA82C200独立控制器，它具有完成高性能通信协议所要求的全部必要特性，通过简单连接即可完成CAN总线协议的物理层和数据链路层的所有功能。并且它与ISOll898的标准完美的兼容，其速率高达可达1Mbps，并且它能够采用斜率控制大大的降低了射频的干扰，最主要的是其在未上电节点时不会干扰总线，从而增大通信距离，并且很大程度的增强了系统瞬间的抗干扰性能，从而增加其抗干扰的能力并增强了对总线的保护。PCA82C200芯片是一种I/O设备基于内存编址的微控制器。该芯片的独立操作系统就如同是RAM一样的片内寄存器修正而实现的。但其也有缺点，那就是它仅仅支持标准的信息帧格式。PCA82C200的地址区包含信息缓

[5]高强，董力川，朱宁.嵌入式CAN总线控制系统设计[J].自动化技术与应用．2002.(2)：33～34.

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冲区控制段控制段。在其初始化载入的时候可以被编程用来配置系统的通信参数。同时这个段也能用来通过微控制器来控制系统上的CAN总线上的通信。PCA82C200的功能框架图如图2.5所示。

3TXD1保护电路Rs8斜率/等待驱动器7接收器 6CANHCANLRXDVref45基准电压PCA82C2002GND图2.5 PCA82C200的功能框架图

PCA82C200他有两种运行模式：一种是复位，另一种是工作。在复位模式下可以接收屏蔽，接收代码，输出控制寄存器设置和总线定时寄存器0和1。通常是当CAN初始化寄存器才进行上述的复位设置，当CAN进入工作模式，他们不会改变价值，操作模式中的数据可以被发送和接收。特别注意的是控制器掉线或者出现故障时，系统它自己会自动进入复位模式，这样就不能进行正常的通讯，所以在这里就必须对复位位进行监控。当硬件复位或控制器下线或故障时，当控制器进入复位模式进入工作模式时，需要把复位置0，强制进行工作模式，这样就可以正常发送和接收了。

2.5 本章小结

这一章节主要介绍了主节点硬件电路的设计，其中提到了CAN总线的特点跟单片机AT89C52的使用与设计，从而设计出本论文的主节点部分，其设计电路图如下图2.6所示。

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图2.6 主节点硬件电路全图

图2.7 主节点主图分解图1(左图)

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