基于STM32的CAN总线通信设计

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分散式工业控制系统作为工业控制领域里最具活力的分支,依靠着计算机软硬件技术和集成电路技术的进步,在工业控制领域取得了迅速的发展。控制的多元化,系统的分散化都对系统的可靠性和灵活性提出了更高的要求。典型的分散式控制系统的组成部分包括:现场设备,接口与计算设备以及通信设备。无论是工业自动化领域,还是医疗仪器,交通建筑领域,对工业控制系统的通信的要求都也越来越高。控制器局域网(CAN—Controller Area Network)是由BOSCH公司率先推出的一种多主机局域网,它成功的满足了系统对灵活性和可靠性的高要求,迅速成为公认的最具前途的现场总线之一。起初,汽车中多个控制器和测试仪器间的数据交换越来越复杂,引发了对一种多主机数据总线的需求,该总线要能很好的满足控制器间数据交换的要求,让每个节点都可以作为主机通信,CAN总线技术因此发展起来。CAN总线的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维[4]。CAN总线技术摒弃了传统的站地址编码,通信速率可达1Mb/s。通过对数据块的编码使网络内节点数理论上不受限。CAN协议所具有的CRC检验功能保证了数据通信的可靠性。数据段长度最多为8个字节,在保证了控制命令等长度要求又不占用过长的总线时间,系统通信的实时性能提高。CAN协议所具有的位仲裁机制可以保证实现总线分配时,避免两个站在同时发送数据时所形成的冲突碰撞。由于CAN总线协议的高可靠性和灵活性,目前基于各种控制芯片下的CAN通信系统层出不穷,这些开发出来的系统被广泛应用于检测,监视,记录各种信号,如汽车通信系统中,温度湿度检测系统等等,都在实际应用中取得了稳定可靠的效果。本文介绍了基于STM32的CAN总线通信设计,在众多32位微处理器中,STM32系列是基于专为嵌入式应用而设计的ARM Cortex-M3内核,有着性能出众,外设丰富的优越性能,被广泛应用于工业及消费类电子产品生产中。使用STM32作为主控芯片构建高性能的CAN总线通信系统,将更有利于满足生产实践中的高可靠性要求。本文对CAN总线技术做了比较详细的介绍,对基于STM32控制下的CAN通信进行了设计与分析,对每一步工作进行了记录和总结,本文的主要工作有以下内容:一、CAN总线技术介绍本文的第一步工作就是对CAN总线技术进行全面细致的研究和学习。对CAN总线技术的发展和特点做了总结。详细介绍了CAN协议的层结构,报文格式,错误和优先级仲裁等概念。二、CAN通信的总体设计提出系统的设计要求,构建基于STM32的CAN通信设计的基本框架和实现功能,包括系统的结构框架,硬件设计以及软件设计部分。系统硬件设计部分包括:STM32主控芯片的性能和各个CAN通信模块功能介绍,系统硬件结构设计等。系统软件设计部分包括:系统程序开发环境介绍,系统初始化过程,主程序设计流程,CAN模块初始化等。三、调试与总结对STM32控制器的调试,主要进行了以下几点的调试:系统的初始化和消息的接收和发送等。调试确保了控制器节点间能够正常通信。调试和实验后,基于STM32的CAN总线通信工作基本正常,运行结果符合最初设计目标和预期效果,这个系统设计实现的完成作为CAN总线技术在工业控制领域成功应用的很好实例,同时也为CAN总线协议在实际应用领域增添了依据。
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