基于STM32的CAN总线接口的软硬件实现文献综述

 2022-11-06 09:11

引言

本课题采用STM32F103RCT6单片机进行CAN总线通信,需要进行软硬件设计与调试。

当今先进的锂电池化成控制系统大多数采用分布式结构。在多级的分布式控制系统中,不同层级间的信息交换非常频繁,所以稳定且可靠的通信模式对形成控制设备来说是一个重要的衡量标准。

控制器局域网络(CAN)在国际范围内是最普遍使用的网络之一。理论上来说,一个CAN网络可以被铰链成无数多的节点,并且报文可以根据它的标识字去决定携带或者屏蔽。控制器局域网络有强大的错误处理和错误检测能力,并且能在被破坏后自动再发等,所以它有在高速的多节点通信系统中有无法比拟的优势。由于锂电池化成控制系统采用一个分布式结构,并对在现场控制器与通道控制间高速数据交换的需求,所以控制器局域网络是建立锂电池形成通信系统的最佳策略。像模式在细胞成像领域中起着非常重要的作用。

STM32F103RCT6参数

我们所设计的这个系统采用STM32F103RCT6,有内置CAN控制器,这个控制器可以以最低的CPU耗能来高效处理所接收的信息。CAN网络符合码率到1Mbit/s的规范2.0A和B。它可以接收并传送11个比特的标识字的标准框架与带有28比特标识字的扩展框架。CAN拥有三个传送邮箱,两个有三级和14个可伸缩的过滤器组的先入先出的接收器。传统的CAN通信采用利用外部CAN收发器与单片机相连外部can总线的方法。这种方法有低数据生产力及低系统稳定性的缺点。当采用STM32嵌入式CAN控制器时,将能解决这些问题。

CAN总线通信原理

CAN(Controller Area Network)总线,即控制器局域网总线,在工业控制、电子、家用电器及传感器领域都得到了广泛的应用。目前国内外文献中针对 CAN 总线协议分析的文章主要是针对 CAN 协议的帧结构以或位时序特性进行分析,如文献鲜有从通信的角度对CAN 总线协议进行分析,鲜有从工程应用的角度出发,对 CAN 总线的通信机制进行深入分析的文章。

CAN 总线协议具有两个国际标准,分别是 ISO11898 和 ISO11519。其中,IS011898是通信速率为 125 kbps~1 Mbps 的高速 CAN 通信标准,属于闭环总线,总线最大长度为40 m/1 Mbps。ISO11519 定义了通信速率为 10~125 kbps 的低速 CAN 通信标准,属于开环总线,最大长度为 1 km/40 kbps。由于电气特性限制,即总线分布电容和分布电阻对总线波形的影响,CAN 总线上最大节点数目为 110 个。对于应用工程师,只需正确配置收发端的波特率和位参数即可实现收发节点的数据同步。通过 CAN 控制器硬件对报文的标示符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。同时,由于 CAN报文采用短帧结构,并且每帧均包含 CRC 校验部分,保证了数据出错率极低。

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