《CAN总线通信系统上位机通信软件的设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CAN总线通信系统上位机通信软件的设计说明（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 word 可编辑 专业 专注 word 可编辑 专业 专注 毕毕 业业 设设 计计 说说 明 书书 论论 文 中文摘要 CAN 是控制器局域网络 Controller Area Network CAN 的简称 是国际上 应用最广泛的现场总线之一 本文对 CAN 总线的研究背景 发展现状及研究意 义进行了论述 简单介绍了 CAN 总线相关技术规范 并且基于 VC 设计了 CAN 通信软件 软件实现的功能包括 正确识别 CAN 设备并打开 CAN 通道 可封装 CAN 报文进行发送 可接收 CAN 数据帧 并能对接收的数据帧进行解析 具有 过滤功能 可不显示指定的协议帧 最后 对软件功能进行测试
2、并发布 关键词 CAN 总线 VC 通信软件 word 可编辑 专业 专注 毕毕 业业 设设 计计 说说 明 书书 论论 文 外文摘要 Title Design of PC Communication Software Based on CAN bus Communication System Abstract CAN is short for Controller Area Network the world s most widely used field bus CAN bus is mostly used in network formation of industrial contr
3、ol systems and vechile control system Background development status and the research significance of CAN bus are discussed an outline of the CAN bus relevant technical specifications is given and the CAN communication software based on Visual C is designed Functions implemented include Correctly ide
4、ntify the CAN device and open the CAN channels CAN messages can be sent encapsulated CAN data frames can be received and is able to parse the received data frames Has a filtering function do not display the specified protocol frame Test and release the software Keywords CAN bus VC Communication soft
5、ware word 可编辑 专业 专注 目 次 1绪论 1 1 1研究背景 1 1 2研究目的和意义 1 1 3国内外发展现状 2 1 4论文结构安排 2 2CAN 总线协议分析 3 2 1CAN bus 规范 V2 0 版本 3 2 2CAN 控制器 SJA1000 6 2 3本章小结 6 3开发环境介绍 6 3 1开发环境 6 3 2CANUSB 智能 CAN 接口卡 7 3 3本章小结 8 4CAN 通信软件设计 8 4 1驱动程序安装 8 4 2CAN 接口卡函数库说明 8 4 3界面设计 11 4 4软件功能实现 16 4 5本章小结 22 5测试及发布 23 5 1软件功能测试 2
6、3 5 2程序发布 24 5 3本章小结 27 结论 28 致谢 29 参考文献 30 word 可编辑 专业 专注 1绪论绪论 现场总线 就是应用于工业现场 采用总线方式连接多个设备 用于传输工业 现场各种数据的一类通信系统 1 CAN Controller Area Network 总线是现场总 线的一个分支 因其具有很高的可靠性和性能价格比 已经成为国际标准 在工业 过程监控设备的互连方面得到广泛应用 受到工业界的广泛重视 并已被公认为几 种最有前途的现场总线之一 1 1 研研究背景 随着计算机硬件 软件技术及集成电路技术的迅速发展 工业控制系统已成为 计算机技术应用领域中最具活力的一个
7、分支 并取得了巨大进步 由于对系统可靠 性和灵活性的高要求 工业控制系统的发展主要表现为 控制多元化 系统面向分 散化 即负载分散 功能分散 危险分散和地域分散 分散式工业控制系统就是为 适应这种需要而发展起来的 这类系统是以微型机为核心 将 5C 技术 Computer 计算机技术 Control 自动控制技术 Communication 通信技 术 CRT 显示技术 和 Change 转换技术 紧密结合的产物 它在适应范围 可扩展性 可维护性以及抗故障能力等方面 较之分散型仪表控制系统和集中型计 算机控制系统都具有明显的优越性 典型的分散式控制系统有现场设备 接口与计 算设备以及通信设备组
8、成 现场总线 Field bus 就是在这种背景下产生的 2 1 2 研研究目的和意义义 从 19 世纪发明汽车以来 人们就一直在乘坐的舒适性 安全性和操控性方面不 停地对其进行改革和创新 车上的电子设备也越来越多 这些电子设备大多是需要 协同工作的 这就要求各部件之间能互相通信 1 为了解决汽车通信问题 CAN bus 应运而生 凭借可靠 实时 经济和灵活 word 可编辑 专业 专注 的特点 CAN 总线很快在其他行业得到广泛应用 特别是在工业控制领域更是如鱼 得水 现在 CAN bus 总线已经成为全球范围内最重要的现场总线之一 甚至引领 着现场总线的发展 工业控制系统涉及众多软 硬件模
9、块 给程序的设计和调试带来一定难度 尤 其作为上 下位机间联系纽带的 CAN 总线通信部分 一旦在整个系统运行期间发生 问题 若没有良好的人机界面和测试手段 将很难及时准确地找到并排除故障 同 样 在控制系统的研制过程中 为了尽可能地减少故障和缩小故障范围 也应设计 相应的测试软件来具体负责 CAN 总线通信及接口部分的调试 运行任务 故此 本 课题就如何利用 VC 设计 CAN 总线测试软件进行介绍 1 3 国内国内外发发展现现状状 自从 Bosch 与 Intel 公司于 1986 年正式发布 CAN bus 通信方式 宝马 BMW 公司很快于 1989 年推出第一款使用 CAN bus
10、通信的汽车 从此 CAN bus 开始了其辉煌的历程 1 1990 年 奔驰公司发布了第一辆使用 CAN bus 的轿车 现在几乎每一辆新生产的汽车均装配有 CAN bus 网络 2 1993 年 CAN bus 总线被制定成为国际标准 ISO11898 高速应用 和 ISO11519 低速应用 3 1994 年 欧洲成立了 CiA 厂商协会 美洲成立了 ODVA 厂商协会 专门支持 CAN bus 总线的两大应用层协议 CANopen 协议 与 DeviceNet 协议 3 在 CiA 的努力推广下 CAN 技术在汽车电子控制系统 电梯控制系统 安全监 控系统 医疗仪器 纺织机械 船舶运输等
11、方面均得到了广泛的应用 现已有 400 多家公司加入了 CiA CiA 已成为全球应用 CAN 技术的权威 国内在 CAN 总线方面的研究和应用于国外相比还存在明显的差距 体现在两个 方面 1 国内在自主研究和开发汽车电子 CAN 网络方面尚处于试验和起步阶段 word 可编辑 专业 专注 国内绝大部分的汽车还没有采用汽车总线设计 2 国内汽车合资企业不少已采用 CAN 总线技术 但核心技术掌握在外商手中 为顺应世界汽车工业发展的趋势 我 国也相应加强了对 CAN 总线的研究 并开发具有自主知识产权的 CAN 总线产品 CAN 技术已应用于家用电器和智能楼宇以及小区建设中 随着无线技术的完善
12、和将无线技术应用到 CAN 总线系统中研究的不断深入 可以乐观地预计 未来 CAN 总线技术的应用将无处不在 虚拟的 CAN 总线即将诞生 5 1 4 论论文结结构构安排 本文第一章介绍了 CAN 总线的研究背景和国内外发展现状 并介绍本课题研究 的目的和意义 第二章简单介绍了 CAN 总线通信规范和 SJA1000 控制器 第三章简 单介绍了开发环境和 CAN 接口卡 第四章详细介绍了软件的设计过程 包括驱动安 装 接口卡函数库说明 界面设计 功能分析与设计 第五章介绍了软件的测试及 程序的发布 2CAN 总线协议总线协议分析 2 1 CAN bus 规规范 V2 0 版本 CAN 规范技术
13、规范由两部分组成 A 部分 CAN 的报文格式说明 按 CAN1 2 规范定义 B 部分 标准格式和扩展格式的说明 2 1 1CAN 的分层结构 在 CAN V2 0A 里 CAN 被细分为三个层次 对象层 传输层 物理层 而在 PartB 中 CAN 被细分为两个层次 数据链路层 逻辑链路控制子层 LLC 媒体访问控制子层 MAC 物理层 word 可编辑 专业 专注 2 1 2报文传输 1 帧类型 报文传输由 5 种类型的帧所表示和控制 它们分别是数据帧 远程帧 错误帧 过载帧和帧间隔 其用途如表 2 1 所列 表 2 1 帧的类型及用途 帧类型帧用途 数据帧用于发送节点向接受节点传送数据
14、 是使用最多的帧类型 远程帧用于接受节点向某个发送节点请求数据 错误帧 用于检测出通信错误 如校验错误 时向其他节点发送通知 过载帧 用以在先行的和后续的数据帧 或远程帧 之间提供一附加的延时 帧间隔用于将数据帧和远程帧与前面的帧分离开来 1 数据帧 数据帧由 7 个不同的位场组成 帧起始 仲裁场 控制场 数据场 CRC 场 应答场 帧结尾 数据帧各段的功能如表 2 2 所列 表 2 2 数据帧各段的功能 段名段长度 位说明 帧起始1表示数据帧开始 由单个显性位构成 在总线空闲时才允许发 送 标准 帧 12表示该帧的优先级 由 11 位 ID 码和 1 位远程帧标志位 RTR 组成 仲 裁 场
15、 扩展 帧 32表示该帧的优先级 由 29 位 ID 码 1 位替代远程帧请求位 SRR 1 位标志位扩展位 IDE 和 1 位远程帧标志位 word 可编辑 专业 专注 RTR 组成 控制场6表示数据段数据长度的编码和保留位 数据场0 8数据内容 每字节为 8 位 具体字节数在控制段中体现 CRC 场16检查帧的传输错误 范围包括从帧起始到数据段的所有内容 不包括填充位 ACK 场2其他接受节点确认该帧被正常接收 帧结束7表示数据帧结束 2 远程帧 远程帧由 6 个不同的位场组成 帧起始 仲裁场 控制场 CRC 场 应答场 帧结尾 3 错误帧 错误帧由两个不同的场组成 第一个场用作为不同站提
16、供的错误标志的叠加 第二个场是错误界定符 错误标志有两种形式 主动错误标志和被动错误标志 错 误界定符包括 8 个 隐性 的位 4 过载帧 过载帧包括两个位场 过载标志和过载界定符 5 帧间空间 数据帧 或远程帧 与其前面帧的隔离是通过帧间空间实现的 无论其前面的 帧为何类型 数据帧 远程帧 错误帧 过载帧 所不同的是 过载帧与错误帧 之前没有帧间空间 多个过载帧之间也不是由帧间空间隔离的 2 发送器 接收器的定义 发送器 产生报文的单元被称之为报文的 发送器 此单元保持作为报文发送器 直到总线出现空闲或此单元失去仲裁为止 word 可编辑 专业 专注 接收器 如果有一单元不作为报文的发送器并且总线也不空闲 则这一单元就 被称之为报文的 接收器 2 1 3报文检验 校验报文是否有效的时间点 对于发送器与接收器是各不相同的 对于发送器 如果直到帧的末尾位均没有错误 则此报文对于发送器有效 如 果报文破损 则报文会根据优先权自动重发 为了能够和其他信息竞争总线 重新 传输必须在总线空闲时启动 对于接收器 如果直到一最后的位 除了帧末尾位 均没有错误 则报文对于接收 器有效 2 1 4编码
