单片机和MCP2510的CAN总线通信模块设计Word格式.docx
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支持CANV2.0A/B；
具有SPI接口，支持SPI模式0，0和1，1；
内含3个发送缓冲器和2个接收缓冲器，可对其优先权进行编程；
具有6个接收过滤器，2个接收过滤器屏蔽；
具有灵活的中断管理能力；
采用低功耗CMOS工艺技术，其工作电压范围为3.0～5.5V，有效电流为5mA，维持电流为10μA；
工作温度范围为-40～+125℃。
1.2结构及工作原理
MCP2510有PDIP、SOIC和TSSOP三种封装形式。
图2是MCP2510的内部结构框图。
CAN协议机负责与CAN总线的接口，SPI接口逻辑用于实现同MCU的通信，而寄存、缓冲器组与控制逻辑则用来完成各种方式的设定和操作控制。
现结合其工作过程将各部分的功能、原理作一介绍。
（1）收发操作
MCP251O的发送操作通过3个发送缓冲器来实现。
这3个发送缓冲器各占据14字节的SRAM。
第1字节是控制寄存器TXBNCTRL，该寄存器用来设定信息发送的条件，且给出了信息的发送状态；
第2～6字节用来存放标准的和扩展的标识符以及仲裁信息；
最后8字节则用来存放待发送的数据信息。
在进行发送前，必须先对这些寄存器进行初始化。
（2）中断管理
MCP25lO有8个中断源，包括发送中断、接收中断、错误中断及总线唤醒中断等。
利用中断使能寄存器（CANINTE）和中断屏蔽寄存器（CANINTF）可以方便地实现对各种中断的有效管理。
当有中断发生时，INT引脚变为低电平并保持在低电平，直到MCU清除中断为止。
（3）错误检测
CAN协议具有CRCF错误、应答错误、形式错误、位错误和填充错误等检测功能。
MCP2510内含接收出错计数器（REC）和发送出错计数器（TEC）两个错误计数器。
因而对网络中的任何一个节点来说，都有可能因为错误汁数器的数值不同而使其处于错误一激活、错误一认可和总线-脱离3种状态之一。
2.MCP2510在智能节点中的应用实例
利用MCP2510和CAN总线收发器TJA1050可构成一个CAN总线分布式测控网络。
系统可包括一个主控制器和多个节点控制器，这种节点控制器可对电动机的电流、电压及周围的温度进行监控，其结构如图3所示。
这种网络拓扑结构采用了总线式结构和无源抽头连接，且结构简单、成本低，因而系统的可靠性较高。
其信息传输采用CAN通信协议，通信介质采用双绞线。
由于CAN总线是基于发送报文的编码，不对CAN控制节点进行编码，故系统的可扩充性比较好，同时增删CAN总线上的控制节点不会对系统的其余节点造成任何影响。
节点控制器的MCU可选用具有SPI接口的微处理器，也可采用不带SPI接口的微处理器。
本系统采用的是不带SPI接口的微处理器AT89C51。
AT89C51可通过P1口与CAN控制器的SPI接口直接相连，并用软件算法来实现SPI接口协议。
CAN总线收发器TJA1050则作为MCP25l0与物理总线的接口。
如果需要进一步提高系统的抗干扰能力，则可在MCP2510和TJAl050之间再加一个光电隔离器。
智能节点电路原理图如图4所示。
2.1软件设计
MCP2510正常工作之前，需要进行正确的初始化，包括设置SPI接口的数据传输速率、CAN通信的波特率、MCP2510的接收过滤器和屏蔽器以及发送和接收中断允许标志位等。
与SJA1000不同的是，单片机对MCP2510的接收缓冲器和发送缓冲器的操作，必须通过SPI接口用MCP2510内置读写命令来完成。
其读、写命令时序图如图5和图6所示。
本文中MCP2510主要采取中断模式进行总线数据的接收和发送。
整个系统主序提供两种中断：
定时器中断和外部中断。
定时器中断的中断子程序主要负责处理来自模拟通道AIN0～AIN7的A/D数据，向MCP2510发送“数据发送请求命令”以及发送数据。
外部中断的中断处理子程序主要包括CAN总线错误处理子程序和数据接收子程序。
2.2软件主体设计流程
软件主体设计流程如图7所示。
软件设计时需要注意以下问题：
①因为MCP2510在初始化完成后处于默认Config-uration模式下，所以就需要在MCP2510的初始化完后将其置为Normal模式，否则MCP2510将一直停留在Configuration模式下，不能正常进行工作。
将MCP2510置Normal模式可通过使用MCP2510内置的BitModify（位修改）4指令向CANCTRL控制字写入一个0字节来实现。
②在对MCP2510进行任何操作之前，都要由微处理器向MCP2510的片选CS输出一个低电平，使得MCP2510选通。
③在执行MCP2510的“读”操作时，发送完读指令及其地址码之后，仍然需要向MCP2510提供时钟，以接收“读”到的数据。
可以通过向MCP2510发送一个0字节来实现。
④在对MCP2510完成任意操作后，都要延时一段时间，使其有足够的时间来准备接收下次操作的命令，防止出现MCP2510“忙”的情况。
3.总结
CAN总线已被公认为是最有前途的几种现场总线之一。
因其性价比高、实现简单等突出优点深受越来越多的研发人员的青睐。
本文的智能节点可联结多个集散控制系统，其软硬件电路的设计方法同样适合于其他基于CAN总线的分布式控制系统的节点设汁。
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//========CAN通信程序=======
#include<
PIC.h>
PIC16f87x.h>
mcp2510.h>
//MCP2510寄存器定义
//=========常数和变量定义=========
#defineREAD0x03//读MCP2510指令代码
#defineWRITE0x02//写MCP2510指令代码
#defineRESET0xC0//复位MCP2510指令代码
#defineRTS0x80//MCP2510请求发送指令代码
#defineSTA25100xA0//读MCP2510状态指令代码
#defineBITMOD0x05//MCP2510位修改指令代码
inta[12];
//SPI发送或接收数据寄存器
intb[8];
//发送或接收的数据
intc[8];
inti;
//临时变量
intcount;
//发送接收计数器
intcount1=0;
//fortest
intRecID_H=0;
intRecID_L=0;
intDLC=8;
voidSPIINT（）;
voidTMR1INT（）;
voidCCP1INT（）;
voidSPIEXCHANGE（intcount）;
voidWAIT_SPI（）;
voidRESET2510（）;
intRD2510（intadress,intn）;
voidWR2510（intadress,intn）;
voidRTS2510（intRTSn）;
intGETS2510（）;
voidBM2510（intadress,intmask,intdata）;
voidSETNORMAL（）;
voidTXCOMPLETE（intadress）;
voidTXMSG（intDLC）;
intRXMSG（）;
voidINIT2510（）;
voidINIT877（）;
voidINITSPI（）;
voidACK（）;
voidwait（）;
//========主程序=======
main（void）
{
intl,detect=0;
SSPIE=1;
TMR1IE=1;
CCP1IE=1;
CCP2IE=1;
PEIE=1;
ei（）;
//开中断
INIT877（）;
//初始化PIC16F877芯片
INITSPI（）;
//初始化SPI接口
INIT2510（）;
//初始化MCP2510芯片
flag1=0;
flag2=0;
CCP1CON=0x05;
CCP2CON=0x04;
while
（1）{
RXMSG（）;
TXMSG（8）;
}
}
//========中断服务程序=======
//SPI中断服务子程序
voidSPIINT（）
SSPIF=0;
a[i++]=SSPBUF;
//数据暂存a[]中
count-=1;
if（count>
0）SSPBUF=a[i];
//未发送完，继续
elseRE2=1;
//否则，片选信号置高电平
return;
//TMR1中断服务子程序
voidTMR1INT（）
TMR1IF=0;
T1CON=0;
if（!
flag1）{
TMR1H=0xfe;
//512μs脉冲宽度
TMR1L=0x00;
T1CON=0x01;
PORTD=0xff;
//输出所有通道
flag1=1;
else{
PORTD=0;
//CCP1中断服务子程序
voidCCP1INT（）
CCP1IF=0;
//CCP2中断服务子程序
voidCCP2INT（）
CCP2IF=0;
//中断入口，保
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