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第1章 现场总线概述 1

1.1计算机网络和局域网 1

1.1.1计算机网络概述 1

1.1.2计算机网络体系结构 5

1.1.3局域网概述 6

1.1.4局域网的有关协议 8

1.2通信网络和现场总线 9

1.2.1通信网络概述 9

1.2.2通信网络的特性 9

1.2.3现场总线的概念 10

1.2.4现场总线的发展现状及应用 11

1.3几种现场总线的介绍及其性能的比较 13

1.3.1几种现场总线的介绍 13

1.3.26种著名现场总线的性能比较 15

1.3.3现场总线的应用领域 17

1.4小结 18

第2章 CAN总线的概念及其相关的协议 20

2.1CAN总线的概念 20

2.2CAN的特点 21

2.3CAN的分层结构和通信协议 22

2.3.1CAN的分层结构 22

2.3.2CAN的通信协议 23

2.4CAN报文的帧结构 24

2.4.1CAN报文的帧类型 24

2.4.2CAN报文的帧格式 26

2.5位定时与位同步 28

2.5.1位定时与位同步的概念及原理简述 28

2.5.2位定时与位同步的作用 30

2.6CAN的位仲裁技术 32

2.6.1位仲裁技术及其原理概述 32

2.6.2位仲裁的作用 33

2.7.1报文滤波的原理及其用途 34

2.7.2单滤波技术 34

2.7.3双滤波技术 36

2.8有关CAN总线的通信错误及其处理 37

2.8.1CAN总线的通信错误成因及其状态描述 37

2.8.2错误检测及处理 38

2.9小结 39

第3章 CAN总线系统的结构原理 41

3.1CAN总线系统的构成 41

3.2.1节点的概念 42

3.2.2节点的组成 42

3.2CAN总线系统的节点 42

3.3.1基于CAN的拓扑概念 43

3.3.2常用的CAN总线系统的拓扑结构 43

3.3CAN总线系统的拓扑结构 43

3.4基于CAN总线构建复杂拓扑结构的工业控制系统 45

3.5CAN总线系统的通信方式 46

3.5.1多主式结构 46

3.5.2主从式结构 47

3.6小结 47

第4章 CAN网络控制器及相关芯片 48

4.1.1简介 49

4.1.2结构和功能 49

4.1CAN总线收发器PCA82C250/PCA82C251 49

4.1.3工作模式 50

4.2独立的控制芯片SJA1000及其使用 51

4.2.1SJA1000简介 51

4.2.2主要端口说明 53

4.2.3BasicCAN模式 54

4.2.4PeliCAN模式 55

4.2.5波特率的设置 64

4.3带有CAN接口的芯片DSP2407及其使用 66

4.3.1DSP240XA系列的描述 66

4.3.2TMS320LF240XA系列DSP的特点 67

4.3.3与CAN接口的模块 69

4.3.4编程介绍 71

4.4小结 76

第5章 开发CAN模块的单片机及C51编程语言基础 77

5.18051单片机系列*77+5.28051单片机的引脚描述 78

5.3.1程序存储器 80

5.3.2数据存储器 80

5.38051的存储空间 80

5.3.3专用寄存器 81

5.3.48051的控制寄存器 83

5.4看门狗 86

5.5C51程序设计 89

5.5.1关键字 90

5.5.2存储区域 90

5.5.3存储模式 93

5.5.4存储类型 93

5.5.5数据类型 94

5.5.6绝对变量定位 99

5.5.7指针 100

5.5.8函数 112

5.6小结 121

6.1CAN-EPP接口设计与实现 122

6.1.1EPP的概念 122

第6章 最小的CAN通信系统 122

6.1.2EPP并行口结构及引脚定义 123

6.1.3并行口逻辑 124

6.1.4EPP和CAN的连接 124

6.1.5SJA1000读／写逻辑的设置 125

6.2底层模块的设计与实现 127

6.2.1CAN控制器SJA1000的连接 128

6.2.2模块地址以及通信波特率设置电路 130

6.2.3电源 130

6.3应用层协议的定义 131

6.4最小CAN系统模块的软件设计 133

6.4.1电路描述文件 133

6.4.2软件延时 134

6.4.3看门狗 136

6.4.4CAN控制器SJA1000的编程 139

6.4.5模块主函数 143

6.4.6文件的编译和程序的烧写方法 146

6.5.2调试软件（Windows版） 147

6.5通信系统的调试 147

6.5.1系统的连接 147

2.7CAN的报文滤波技术*34++6.5.3调试软件（Linux版） 163

6.6小结 182

第7章 CAN接口模块的设计 183

7.1模拟量输入模块（AD7703） 183

7.1.1芯片介绍 183

7.1.2硬件构成 187

7.1.3AD7703编程 189

7.2模拟量输入模块（AD7710） 197

7.2.1芯片介绍 197

7.2.2硬件构成 201

7.2.3AD7710编程 203

7.3开关量输入模块 211

7.3.1芯片介绍 211

7.3.2硬件构成 212

7.3.3软件构成 213

7.4计数器输入模块 217

7.5模拟量输出模块 222

7.5.1芯片介绍 222

7.5.2电路设计 224

7.5.3软件编程 225

7.6.1电路设计 227

7.6开关量输出模块，继电器输出模块 227

7.6.2软件编程 228

7.7控制模块 230

7.7.1硬件构成 230

7.7.2软件设计 232

7.8小结 239

第8章 应用介绍——陶瓷辊道窑CAN总线监控系统的设计与实现 240

8.1陶瓷辊道窑CAN总线监控系统 240

8.1.1陶瓷辊道窑 240

8.1.2陶瓷烧成的烧成制度 241

8.1.3陶瓷辊道窑控制系统 242

8.2CAN现场总线控制系统的组成结构 243

8.2.1控制系统的结构 243

8.1.4选择CAN现场总线控制系统方案的优势 243

8.2.2通信系统的组成结构 245

8.3系统程序结构 246

8.4小结 249

第9章 CAN应用层协议 250

9.1CAN基本协议的应用 250

9.1.1CAN基本协议及其应用 250

9.1.2基本协议的扩展 250

9.2CAN应用层协议——CANopen 251

9.2.1概述 251

9.2.2CAL（CANApplicationLayer） 252

9.2.4对象字典 253

9.2.3CANopen协议介绍 253

9.2.5CANopen通信模型 254

9.2.6预定义的连接设置 258

9.2.7设备模型 260

9.2.8位定时（BitTiming） 260

9.2.9CANopen消息格式 262

9.2.10附录 264

9.3DeviceNet 267

9.3.1概述 267

9.3.2物理层规范 268

9.3.3数据链路层 269

9.3.4DeviceNet的网络通信 269

9.3.5DeviceNet对象模型 272

9.3.6设备描述（Profile）和EDS 274

9.4SAEJ1939 274

9.4.1CAN2.0B扩展帧结构 274

9.4.2SAEJ1939编码定义规则 275

9.5小结 277

第10章 CAN总线实时性研究以及实时性解决方案 278

10.1CAN总线系统的信息帧队列 278

10.2CAN信息帧的最坏传送时间 279

10.2.1正常情况下，CAN协议帧的传送时间 280

10.2.2考虑到CAN的错误处理机制时CAN协议帧传送时间的计算 282

10.2.3位插入技术对传送时间的影响 282

10.2.4远程请求帧传送时间的计算 283

10.3CAN信息帧的平均传送时延 284

10.3.1一般非抢占式M/G/1优先级队列的时延 284

10.3.2CAN报文的传输时延 287

10.4CAN实时性的解决方案 288

10.5改进的时分解决方案 289

10.6运用优先级晋升的信息调度方案 293

10.6.1CAN协议帧的标识和其优先级的分离 293

10.6.2利用协议帧优先级晋升算法来重新分配总线带宽 293

10.6.3优先级晋升算法及其基于CAN网络控制器芯片的算法实现 294

10.7小结 295

附录 296

参考文献 298