基于51单片机的CAN总线数据通信的设计与实现_张国兴

基于51单片机的CAN总线数据通信的设计与实现张国兴

（华北电力大学电子与通信工程专业学位研究生，河北保定０７１００３）

摘要：ＣＡＮ总线是控制器局域网的简称，属于现场总线范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，本论文介绍了ＣＡＮ总线的通信原理与技术规范。并具体分析了以微控制器ＳＪＡｌ０００为核心的ＣＡＮ总线系统通信程序设计的整体思路及其详细设计的实现。

关键词：ＣＡＮ总线；通信；ＳＪＡ１０００；串口引言

ＣＡＮ总线是控制器局域网（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔ．work)总线的简称，属于现场总线范畴。最初是以研发和生产汽车电子产品著称的德国Ｂｏｓｃｈ公司开发的，是一种

由于有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络［１］。

ＣＡＮ总线具有通信速率高、可靠性高、连接方便及性能价格比高等诸多特点，在众多现场中占有较大的市场份额，所以ＣＡＮ总线是目前国内外最普及和实时性最高的现场总线，基于ＣＡＮ总线的电子产品有极为广泛的用途，CAN总线标准及其技术日益成为国际关注的一大焦点［２］。

1CAN总线技术及通信协议

ＣＡＮ是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。ＣＡＮ的应用范围遍及高速网络到低成本的多图1初始化程序结构图线路网络。

ＣＡＮ总线的拓扑结构是一个典型的串行总线的结构形式，ＣＡＮ总线支持基于报文的工作方式，加入或撤销（查询方式控制）图2CAN总线发送程序节点设备都不会影响网络的工作，非常适用于要求实时

等待直到发送缓冲器被释放；快速、可靠简明控制系统中［３］。当ＣＡＮ总线上的一个节点

一旦发送缓冲器被释放，主控（站）发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。

制器将新的报文写入发送缓冲对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的都对其进

器并置位命令寄存器的发送请行接收。每组报文开头的１１位字符为标识符，定义了报

求ＴＲ标志，此时ＳＪＡ１０００将文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案［４］。

启动发送。在同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个站发送具

３．３接收模块设计有相同标识符的报文。

信息从ＣＡＮ总线发送到2CAN总线数据通信软件设计

CAN接收缓冲区是由ＣＡＮ控开发ＣＡＮ总线系统，需要使用专门的ＣＡＮ总线控

图3CAN总线接收程序（中断方式控制）制器自动完成的。接收程序只制器。基于ＣＡＮ总线的ＣＡＮ总线控制器具有完成ＣＡＮ

须要从接收缓冲区读取要接收总线通信协议所要求的全部必要功能。ＣＡＮ总线控制器种类繁多，

其中ＰＨＩＬＩＰＳ公司的ＳＪＡ１０００ＣＡＮ控制器芯片以其良好的性能、的信息。接收子程序负责节点报文的接收以及其它情况处理。接收

方式也可用查询和中断两种方式，根据多机通信的的特点，该设计极低的成本，获得了十分广泛的应用。

中接收程序采用中断方式。设计流程图如图３所示：3CAN总线通信模块的设计

4结论３．１初始化模块设计

ＣＡＮ总线协议的数据通信系统，通过利用ＣＡＮ总线模块（Ｂａｓｉｃ）初始化程序主要是在程序运行前通过对ＣＡＮ控制器ＳＪＡ１０００

的控制段中的寄存器写入控制字，从而确定ＣＡＮ控制器的工作方实现单片机之间的基于ＣＡＮ总线协议的通信。ＣＡＮ总线节点要有

实时地完成通信任务，软件的设计是关键，也是难点。ＣＡＮ控制式等，使其能够按照用户需要的工作方式进行ＣＡＮ总线通信。在将效、

这些配置信息配置到ＳＪＡ１０００配置寄存器后，通过消除复位模式请器芯片ＳＪＡ１０００的内部寄存器是以作为微控制器的片外寄存器存

控制和命令的交换求使ＳＪＡ１０００进入操作模式。一定要保证复位标志是否真的被删在并起作用的。微控制器和ＳＪＡ１０００之间状态、

这可以通都是通过在复位模式或工作模式下对这些寄存器的读写来完成的。除，并且在没有运行ＣＡＮ总线通信程序前进入操作模式，

在初始化ＣＡＮ内部寄存器时注意使得各节点的位速率必须一致，过读该标志来实现。设计流程图如图１所示。

ＣＡＮ总线的数据而且收发双方必须同步。与一般的通信总线相比，３．２发送模块设计

可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的信息从ＣＡＮ控制器发送到ＣＡＮ总线是由ＣＡＮ控制器自动完通信具有突出的传输速率、

ＣＡＮ总线越来越受到人们的重视。成的。发送时只须把信息帧送到ＣＡＮ的发送缓冲区，且启动发送命性能及独特的设计，

参考文献令即可。发送程序可采用查询方式或中断方式，该设计中发送程序

采用的查询方。它的发送程序分为两部分：一是主程序，二是中断服[1]饶运涛,邹继军,郑勇芸.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京:务程序。主程序主要用于信息的发送和当发进缓冲区满时，把要发北京航空航天大学出版社,2007.8送的信息暂存到临时存储区。中断服务程序主要负责把临时暂存于[2]刘维弋,金远平.基于CAN总线的通信系统的设计与实现[J].东南

大学计算机科学与工程学院,2007,(12):207-209存储器中的暂存信息发送出去。设计流程图如图２所示。

说明：ａ．如果ＳＪＡ１０００正在发送报文，发送缓冲器就被锁定，因[3]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社.此在将新报文放入发送缓冲器之前，主控制器必须检查状态寄存器1999.6,1-5

[4]韩成浩，高晓红.CAN总线技术及其应用[J].制造业自动化,2010,的发送缓冲器状态标志ＴＢＳ。

）（下转22页ｂ．如果发送缓冲器被锁定，则周期查询状态寄存器，主控制器(2):146-149

作者简介:张国兴(1983，1，10-),男,河北省黄骅人,华北电力大学电子与通信工程专业学位研究生,研究方向:智能电网技术面的研究。

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科技论坛

微型车怠速不稳原因与控制措施

马文斌

（青海交通职业技术学院汽车工程系，青海西宁８１００００）

摘要：微型车怠速不稳与控制措施是本课题研究的重要话题，怠速不稳是常见的故障之一，它有多种表现形式。怠速工况的控制性能反应了一部车的技术性，稳定性，动力性，经济性，排放性等各种技术指标，汽油机的怠速性能主要体现在三个方面：怠速稳定性、怠速

而本文重点讲解了电喷发动机故障诊断与维修的新知识，新技排放和怠速油耗。因此探讨怠速不稳与控制措施是一项长期要做的工作，

术，具有可借鉴性。对于微型车怠速维修方面具有现实的指导意义。

关键词：怠速不稳；故障诊断；新技术

Abstract：Miniidleinstabilityandcontrolmeasuresaretheimportanttopicthissubjectresearch,idleinstabilityisoneofthecom－monfault.Idlingprocesscontrolperformancereflectsacar,stability,thetechnicalperformance,economy,varioustechnicalindexesofe－missions,gasolineenginesidlingperformancemainlyinthreeaspects:idlespeedstability,idleemissionsandidleoilconsumption.Probeintotheidleinstabilityandcontrolmeasuresisalong-termofworktodo,andthispaperemphasizedtheefienginefaultdiagnosisandmaintenanceofthenewknowledge,newtechnology,withadvanced.Idlemaintenanceforminirealisticguidancesignificance.

Keywords：Idleinstability;Faultdiagnosis;Newtechnique

却液温度高于５０℃1怠速不稳的原因）有节奏的不稳，无规律的剧烈抖动一、两下。

正常的怠速是在控制单元的期望值的正负１０％内运转，这种３．２按抖动与原因程度分类

观察怠速稳不稳，还要确定一下，是否是故障一般不稳，以怠速期望值±情况是正常的。所以，正常，以怠速期望值±１０ｒ／ｍｉｎ抖动，

还是属于正常。一般不稳是在怠速的中心值正负每分钟４０转以内２０ｒ／ｍｉｎ抖动，严重不稳，超过怠速期望值±２０ｒ／ｍｉｎ抖动，在怠速期的抖动，这种可以修，是由于在使用当中造成，或者新车在质量上有望值的一侧剧烈抖动。一些问题，还有一种情况严重不稳，在怠速中心值每分钟４０转以外直接原因，指机械零件脏污、磨损、安装不正确等，导致个别汽抖动，这种反映比较强烈。从而造成各汽缸功率不平衡，致使发动机出现怠速还有一种就是中心值偏离，怠速中心值偏缸功率的变化，离出控制单元的期望值。我们还可以按照冷却液的温度进行分类：不稳。一种是凉车快怠速不稳，温度升高以后转向正常。还有一种情况，通间接原因，指发动机电控系统不正常，导致混合气燃烧不良，造过我们的观察好象没有异常，但是时常有抖动，节气门位置传感器成各汽缸功率难以平衡，使发动机出现怠速不稳。安装调整不当，在怠速时怠速触点不能闭合，喷油器雾化不良或堵３．３按系统故障与抖动机理分类塞，我们观察的时候要判断清楚，把故障辨认好再进行修理。故障原进气系统、燃油系统、点火系统、发动机机械系统，汽缸内气体因分类：一类是直接原因，一类是机械零件脏污、磨损、安装不正确作用力的变化（一个汽缸气体作用力变化或几个汽缸气体作用力变等，导致个别气缸功率的变化，从而造成各气缸功率不平衡，指示发化），引起各汽缸功率不平衡，导致各活塞在做功行程时的水平方向动机产生怠速不稳现象。这个比较直观，以前我们修车比较容易发分力不一致，出现对发动机横向摇倒的力矩不平衡，从而产生发动现；第二种是间接原因，不好发现，也是电喷车带来的新问题。是指机抖动。也可以说，凡是引起发动机汽缸内气体作用力变化的故障发动机电控系统不正常，由于传感器信号不正确或者电脑本身的故都有可能导致发动机怠速抖动。障，对执行元件发出的指令是错误的，干预了执行元件，导致发动机4结论不正确。上面还有一个机率，怠速不稳的机率是气缸内的气体作用由于现代的车，现在的技术都是喷到节气门的背部，由节气门力的变化不正常，或者是几个气缸气体作用力变化不正常，引起各的故障，会由积碳所吸附，这样会造成怠速不稳定。所以，随着汽车气缸功率不平衡，我们可以让气缸对各活塞的作用分成垂直力和水结构的不断提高，新技术的增加，引起怠速不稳的原因越来越多，作平力，由于作用力大小在改变，平行的分力也在改变，每个气缸做功为诊断者考虑的越来越全面。发动机如果是不能发动，这个问题好的时候，如果平行的分力不一样，势必给发动机钢铁一个横向摇倒解决，但是怠速不稳比这个因素多的多，虽然原因有百般变化，根据的力矩。就是说活塞对缸腹的大小不一样，活塞有一个擎倒不一样，我们的分析的结构和理论的分析，根据以往的经验还是能够作出正这样怠速发动机不稳定。我们观察的时候在转速上体现不稳，发动确的判断。对于偶发性的故障也不能忽视，有些故障出现的时候，是机本身体现的是抖动或者叫震动。由于偶发性故障码引起的。比如说插头的虚脱和线路的接替，这些

2怠速不稳分类及解决措施故障经过颠簸以后可能排除了。可以从电控到机械的发动机部分，怠速不稳的原因与诊断、解决措施。电控发动机怠速不稳是每一部分的测量都要做记录，以便最后分析的时候可以有机的联系日常维修中最常见的故障之一，冬季怠速不稳的现象更加严重。在到一起。维修中解答思路不正确，就会延长检查和诊断的时间。参考文献

3观察怠速不稳与出现规律[1]闵永军,万茂兄,周良.汽车故障诊断与维修技术[M].北京：高等教３．１观察发动机缸体抖动程度育出版社.可以观看机油尺把晃动的程度，平稳的油尺把很清晰，抖动的[2]蒲永峰.汽车诊断与维修[M].北京：机械工业出版社,1999.油尺把看起来是双的。从发动机转速表或读数据块观察，转速以怠[3]中国机械工业教育协会组.汽车检测与维修[M].北京：机械工业出速期望值为中心抖动，或在期望值一侧剧烈抖动，程序中的怠速期版社,2001.望值包括标准怠速值、负荷（打开灯光，自动变速器挂上挡等）怠速[4]张建东.汽车检测与故障诊断技术[M].北京：机械工业出版社,值、空调怠速值、暖车怠速值。原地启动发动机，坐在座椅上感觉车1999.身剧烈抖动，冷车（冷却液温度低于５０℃）有节奏的不稳，热车（冷（上接103页）[5]曾友州,胡莹,曾伟一.基于CAN总线通讯模块的设计与实现[J].成都航空职业技术学院,2006,(04):39-42

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