CAN总线分析仪检测装置的研制

　1　引言

　　CAN总线(Controller Area Network控制器局域网络)是现场总线的一种,国内基于CAN总线的工程应用也越来越多,但是在CAN总线产品开发的前期和后期测试中缺乏有效的现场检测和排错手段;同时,国内CAN总线教学实验也同样缺乏成本低,功能强,操作简单的CAN分析仪器。目前CAN总线的检测主要是通过CAN适配卡与PC相连,而高端CAN适配卡成本较高,低端CAN适配卡由于传输速度有限,很难得出准确的检测结论。本文设计了一种成本低廉、操作简便的CAN总线分析仪能够适应各种总线传输速度,同时又能检测总线相互通信时的波特率及吞吐量,以便及时了解总线状态。

　　2　CAN总线分析仪概述

　　CAN总线分析仪式一种用来检测CAN总线当前运行状态的设备,主要功能就是分析总线上的各种参数,包括总线波特率、总线吞吐量、总线出错率和总线负载等参数,从而及时给使用者提供一个透明的窗口来观测总线的各种参数及运行状况。CAN总线分析仪系统主要由以下部分组成:MCU控制模块、CAN接口模块、总线设备模块以及PC窗口显示模块。整体系统构成图如图1所示。

　　3　CAN总线分析仪的硬件设计

　　3·1　微处理器与CAN接口模块设计

　　主控制器采用的是STC公司生产的89C52单片机。89C52单片机是一款功能和内部结构简单、操作便捷的8位单片机。采用高性能的静态设计,利用其优点可以大大简化系统的设计。总线控制器采用Philips公司的CAN控制器SJA1000。SJA1000是一款独立的CAN控制芯片,它有BasicCAN和PeliCAN两种工作模式,兼容CAN2·0B协议,位速率可达1Mbps。微处理器可以以访问外部存储器的方式来访问SJA。SJA所需要的数据、控制线均由微处理器提供,WR、RD、ALE等信号以及8位数据线直接和微处理器的对应接口连接。CAN接口模块除了总线控制器外,还包括CAN驱动器和电气隔离装置。CAN总线驱动器采用的是TJA1050。TJA1050是CAN协议控制器和物理总线之间的接口,提供了对总线差动发送和接收数据的功能。TJA1050输入级兼容3·3V和5V器件,输出驱动器具有温度保护,电磁抗干扰EMI性极高。为了增强总线节点的抗干扰能力,设计中在各CAN节点间使用了高速光耦隔离器件6N137。SJA1000的TXD和RXD两个引脚通过高速光耦6N137分别与TJA1050的TXD和RXD引脚相连。

　　3·2　CAN总线接口电路设计

　　在CAN总线接口部分,CANH和CANL的引脚各通过一个电阻与总线相连接,起到了一定的限流作用,避免收发器受到过流的冲击而损坏,CANH和CANL与地之间并联了2个电容,与总线上的电阻形成低通滤波器,可以滤除总线上的高频信号,并有一定的防电磁辐射的作用。