單片機與CAN總線的接口電路如圖2所示。圖中LTC-CAN是帶光隔的CAN控制器和物理總線間的接口,提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。電阻R1作為CAN終端的匹配電阻。LTL-CAN芯片的片選信號CSCAN通過GAL16V8譯碼產(chǎn)生,其地址為08000H-08FFFH.87C196NT的P3口是數(shù)據(jù)/地址復(fù)用口,在圖2中沒有畫出地址鎖存芯片（74HC573）;P1.0接CAN芯片的中斷引腳,P1.0為低,表示為CAN中斷產(chǎn)生。
3 單片機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
3.1 CAN信息包格式說明
一個有效的CAN的數(shù)據(jù)幀由幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、校驗域、應(yīng)答域和幀結(jié)束組成。CAN控制器有2種不同的幀格式：標準格式和擴展格式。它們的主要區(qū)別在于仲裁域格式不同：標準幀仲裁域由11位標志符和遠程發(fā)送請求位RTR組成;擴展幀仲裁域由29位標志符和替代遠程請求SRR位、標志位和遠程發(fā)送請求位RTR組成,如圖3所示。
標志符作為報文的名稱,在仲裁過程期間,首先被送到總線。在接收器的驗收判斷中和仲裁過程確定訪問優(yōu)先權(quán)中都要用到。
遠程發(fā)送請求位（RTR）用來確定發(fā)送遠程幀還是數(shù)據(jù)幀：當(dāng)RTR為高電平時,CAN控制器發(fā)送遠程幀;為低電平時,發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
數(shù)據(jù)長度碼（DLC）用來確定每幀發(fā)送幾字節(jié)的數(shù)據(jù),最多為8字節(jié)。
3.2 CAN控制器PCA82C200介紹
PCA82C200芯片是Philips公司生產(chǎn)的CAN控制器,是一種I/O設(shè)備基于內(nèi)存編址的微控制器。雙設(shè)備的獨立操作是通過像RAM一樣的片內(nèi)寄存器修正來實現(xiàn)的。它只支持標準的信息幀格式。
PCA82C200的地址區(qū)包括控制段和信息緩沖區(qū)控制段。在初始化載入時可被編程來配置通信參數(shù)（例如,位時序）。微控制器也是通過這個段來控制CAN總線上通信的。
PCA82C200有2種工作模式：復(fù)位模式和工作模式。在復(fù)位模式下可以對接收代碼、接收屏蔽、總線時序寄存器0和1以及輸出控制寄存器進行設(shè)置。一般在CAN初始化時完成對以上寄存器的設(shè)置,當(dāng)CAN進入工作模式后,它們的值就不再變化。在工作模式下可以進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。特別要注意的是當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉線時會自動進入復(fù)位模式,這樣就不能進行正常的CAN通信,這就要求對復(fù)位進行監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生硬件復(fù)位或控制器掉線而進入復(fù)位模式時,就要求把復(fù)位位置為0進入工作模式,這樣CAN就能正常地發(fā)送接收了。
3.3 網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)則
CAN總線為多主工作方式,網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息,而不分主從。通信方式靈活,且無需占地址等節(jié)點信息。為禁止總線沖突,CAN總線采用非破壞性總線仲裁技術(shù),根據(jù)需要將各個節(jié)點設(shè)定為不同的優(yōu)先級,并以標志符ID標定,其值越小,優(yōu)先級越高。
在本系統(tǒng)的實際應(yīng)用中,主站負責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)。它向從站發(fā)送各種控制命令,從站按照來自主站的命令進行操作。主站可以選擇任意一個從站交換數(shù)據(jù)信息,任一從站一旦被選中,即可以接收來自主站的信息,也可以依據(jù)從站的命令和凡站回送信息。當(dāng)某一從站發(fā)生故障時,可以主動向從站發(fā)送有關(guān)信息。任一從站與主站交換信息時,必須帶上從站地址信息。
3.4 下位機軟件編程
單片機87C196NT與上位機之間的CAN通信接口程序見本刊網(wǎng)絡(luò)補充版。（http://www.dpj.com.cn）。單片機向上位機一直以500 Kbps的波特率發(fā)送數(shù)據(jù),當(dāng)單片機接收到上位機下傳的數(shù)據(jù)后,又把接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給上位機。用我國臺灣研華公司的CAN卡,調(diào)試時用它自帶的Monitor程序。
結(jié)束語
將CAN現(xiàn)場總線應(yīng)用于電力系統(tǒng)線路分段保護監(jiān)控單元中,有利于實現(xiàn)電力系統(tǒng)中檢測的實時性和可靠性。在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上,進一步提高了電網(wǎng)的自動化監(jiān)測和管理水平,對提高供電的可靠性、增加電網(wǎng)的經(jīng)濟效益有著重大的意義。
