CAN总线设计及分布式控制PDF电子书下载

第1章 大中型分布式控制网络系统的发展 1

1.1控制网络的发展简史 1

1.2控制系统的发展 2

1.3现场总线的定义和技术特点 2

1.4几种有影响的现场总线 3

1.4.1 CAN总线 4

1.4.2 PROFIBUS总线 4

1.4.3 LON总线 4

1.4.4基金会现场总线 5

1.4.5 RS-485、RS-422和RS-232总线 5

1.5 CAN总线与其他总线性能的比较 6

1.5.1 CAN总线与DCS、PLC控制系统比较 6

1.5.2 CAN总线与RS-485总线比较 7

1.5.3专用和通用CAN总线系统性能比较 7

1.6 CAN总线的发展前景和应用实例简介 8

1.6.1拉西瓦水电站高边坡监控系统设计 8

1.6.2辊道陶瓷窑应用实例 12

1.6.3 CAN总线在汽车电子中的应用 14

第2章 CAN总线技术规范 17

2.1控制系统的发展和技术特点 17

2.2 CAN总线的相关概念 18

2.3 CAN总线的特性 20

2.4 CAN总线的分层结构 21

2.5 CAN总线的报文传输 22

2.6 CAN总线的位数值表示 25

2.7 CAN总线的传输距离与位速率 26

2.8多节点接收 26

2.9数据安全性 27

2.10非破坏性的基于优先权的总线仲裁 28

第3章 带有CAN总线控制器的MCU 30

3.1 CIP-51模块特性 30

3.2 CIP-51微控制器 33

3.2.1存储器组织 34

3.2.2特殊功能寄存器 35

3.2.3 FLASH存储器 36

3.2.4外部数据存储器和片内XRAM 38

3.3时序 41

3.4时钟系统 43

3.4.1时序与时钟 43

3.4.2设计和使用时钟时应考虑的诸多问题 44

3.4.3时钟控制寄存器 44

3.4.4振荡器举例 45

3.5复位电路 46

3.5.1复位原理 46

3.5.2复位源 47

3.6中断系统 49

3.7电源管理 51

3.8 JTAG原理 52

3.9在线实时自编程的原理和实现方案 53

第4章 CAN总线控制器和通信设计 57

4.1 CAN控制器的组成和工作模式 58

4.1.1 CAN控制器的功能概述 58

4.1.2 C8051F的控制器局域网 58

4.1.3 CAN控制器的工作模式 59

4.2 CAN特殊功能寄存器的分类 63

4.2.1 CAN控制器协议寄存器 63

4.2.2消息对象接口寄存器 63

4.2.3消息处理器寄存器 63

4.2.4 CIP-51MCU特殊功能寄存器 64

4.3 CAN特殊功能寄存器的详细功能说明 65

4.3.1 CAN控制寄存器（索引号：0x00） 65

4.3.2状态寄存器（索引号：0x01） 66

4.3.3错误寄存器（索引号：0x02） 68

4.3.4位定时寄存器（索引号：0x03） 68

4.3.5测试寄存器（索引号：0x05） 68

4.3.6 BRP扩展寄存器（索引号：0x06） 69

4.3.7消息接口寄存器组 69

4.3.8消息处理寄存器 74

4.4 CAN总线在通信方面的应用 77

4.5传输对象的配置 80

4.6更新传输对象 80

4.7接收对象的配置 81

4.8接收消息的处理 81

4.9先入先出FIFO缓冲器的设置 82

4.10利用FIFO缓存的消息接收 82

4.11中断的控制 83

4.12位时序的配置 83

4.12.1位时和位率 83

4.12.2位时序参数的计算 84

4.12.3位时序实例 85

4.13 CAN通信程序软件设计 87

4.13.1系统初始化和交叉开关引脚分配 87

4.13.2 CAN初始化和位定时设置 90

4.13.3系统CAN初始化程序 92

4.13.4与CAN有关的其他程序 92

4.14 CAN综合实例 95

第5章 远程通信网络搭建及实验设计 107

5.1远程有线通信网络中等效电路的分析和通信测试平台的设计 107

5.1.1多机测试平台的组建 107

5.1.2上位机通信软件的设计 108

5.1.3传输线的概述 109

5.1.4传输线的物理模型和电路方程 110

5.2调试实验及结果分析 111

5.2.1单节点全速发送报文性能分析 112

5.2.2多节点远程通信结果分析 113

5.2.3多主通信方式的原理分析及实验结果 115

5.3 CAN总线远程控制网络的性能总结 118

第6章 CAN总线主节点和底层模块设计 120

6.1 CAN总线主节点的设计及分析 120

6.1.1 USB的功能和设计 120

6.1.2硬件的电路设计 123

6.1.3 CAN总线收发器SN65HVD251 125

6.1.4双通道数字隔离器ADuM 1201芯片 125

6.1.5 CP2101的特性和工作原理 126

6.1.6主节点的其他电路 128

6.2底层通信测量节点的设计及分析 128

6.2.1底层节点的功能 128

6.2.2 A/D转换模块设计 129

6.2.3恒流源和放大器 131

6.2.4继电器的选通 133

6.2.5底层节点的系统软件设计 137

6.3独立CAN总线控制器的智能节点设计及分析 144

6.3.1独立CAN总线控制器（SJA1000） 144

6.3.2智能测控节点 146

6.3.3 C8051F350微控制器 147

6.3.4 MCP2515 148

6.3.5配置寄存器 151

6.3.6 C8051F350和串MCP2515 CAN控制器芯片通信的流程 152

6.3.7 SN65HVD230型CAN总线收发器 154

6.3.8串行实时时钟芯片S-3530A 155

第7章 分布式控制系统设计和控制算法 157

7.1陶瓷窑控制系统的现状和发展目标 157

7.1.1陶瓷窑控制系统的现状 157

7.1.2陶瓷窑控制系统的控制方法 159

7.2陶瓷窑现场总线专用成套控制系统 160

7.2.1对数据传输实时性问题的研究 161

7.2.2陶瓷窑单元模块的设计 165

7.3陶瓷窑的控制算法设计 165

7.3.1陶瓷窑智能温度控制单元 165

7.3.2窑内氧含量控制单元 167

7.3.3窑内压力控制单元 169

7.4提高陶瓷产品质量的控制、优化与专家系统 170

第8章 CAN总线中继器及网关设计 173

8.1中继器的产生背景 173

8.2 CAN总线中继器的设计 174

8.3单个MCU的CAN中继器硬件设计要求 177

8.3.1单个MCU中继器硬件的电路原理 177

8.3.2单个MCU中继器程序的总体设计 178

8.3.3中继器的调试与结果分析 186

8.3.4部分源程序 188

8.4双MCU的CAN总线中继器的硬件设计 203

8.4.1 CAN总线中继器的外围芯片介绍 203

8.4.2 CAN总线中继器的传输模块 204

8.4.3双MCU间的SPI连线设计 205

8.5双MCU的CAN总线中继器软件 206

8.5.1 CAN总线中继器所在系统介绍 206

8.5.2通信协议 207

8.5.3中继器的源程序 208

8.6 CAN-LIN网关的设计与实现 216

8.6.1 CAN-LIN网关的硬件设计 216

8.6.2 CAN-LIN网关的电路设计 221

8.6.3 CAN-LIN网关的软件设计 223

8.7工业以太网控制技术及与CAN总线的连接 227

8.7.1 工业以太网控制技术 227

8.7.2 CAN总线与工业以太网的连接 229

第9章 大型CAN总线控制系统实例 232

9.1拉西瓦水坝高边坡CAN总线控制系统 232

9.1.1自动化监测系统的监测内容 232

9.1.2自动化监测系统的特点 232

9.1.3自动化监控系统的设计原则 233

9.1.4自动化监控系统的网络结构及功能 233

9.1.5自动化监测系统的软件管理性能 236

9.1.6仪器编号设想 237

9.1.7拉西瓦右岸边坡远程监控系统的体系结构 239

9.1.8其他技术问题设计 241

9.2 LAMOST小焦面控制系统 248

9.2.1采用CAN总线的有线驱动方式的小焦面系统 249

9.2.2采用CAN总线的无线驱动方式的小焦面系统 257

第10章 CAN总线控制系统的上层软件功能模块 260

10.1数据库的管理特点 260

10.2数据库的结构设计 261

10.3软件的功能结构框图设计 262

10.4利用Visual C++开发语言对数据库进行开发 265

10.4.1 Visual C++开发数据库的优势 265

10.4.2 Visual C++提供的数据库访问技术 265

10.5 ADO技术介绍 266

10.5.1 ADO历史回顾 266

10.5.2 ADO特点概述 266

10.5.3 ADO数据模型 267

10.5.4 ADO中的常用对象 268

10.6 ADO技术访问数据库在Visual C++中的具体实现 272

10.6.1函数封装 272

10.6.2 ADO的使用 273

10.7输出数据库报表 274

10.8上层软件的功能实现 276

10.9人机交互的整体设计 277

10.9.1用户管理设计 279

10.9.2出线图管理设计 281

10.10串口管理设计 287

附录A拉西瓦水坝边坡信息管理系统的安装与配置 288

A.1软件介绍 288

A.2操作结果提示 310

A.3上层管理软件开发文档 312

A.4 Frame-Doc-View框架说明 315

A.5对话框说明 322

A.6报表说明 340

A.7绘图说明 343

附录B C8051 F040片内特殊寄存器SFR 345

主要参考文献 351