主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
基于MCP2515和TJA1050的CAN通信模块
小类:
机械与控制
简介:
这个CAN通信小巧实用,具有防静电损害功能。其接口简单,对主控制芯片(MCU)的没有特殊要求,能适应各种成本要求的应用环境。模块的工作范围广泛,可调节以适应不同的速率和距离要求。
详细介绍:
模块使用微芯公司(MicroChip)的MCP2515芯片作为CAN控制器。它完全支持 CAN V2.0B技术规范,支持标准和扩展数据帧及远程帧。它采用低功耗的CMOS技术,宽电压范围供电。并且具有休眠模式,可使功耗进一步降低。 使用恩智浦半导体公司(NXP)的TJA1050芯片作为CAN收发器。它完全兼容“ISO 11898”标准,最高支持1Mbps的传送速率。具有“silent”(静音)模式,在此模式下不会打扰到总线上的其它节点。 为了延长模块的使用寿命,防止静电给模块带来的意外伤害,设计中还使用PSD1CAN做静电保护器,可防止高达40KV的瞬时高电压。为适应远距离传输的要求,模块中加入了120Ω的匹配电阻。 本CAN通信模块的传输速率可通过软件编程,范围从20Kbps--1Mbps,可涵盖低速与高速应用。传输距离最远可达10Km。总线支持多达110个节点,可以适应大多数的工业控制和应用。

作品图片

  • 基于MCP2515和TJA1050的CAN通信模块

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)具有的高可靠性和良好的错误检测能力。在自动化各个行业,CAN总线系统取代旧的总线系统将是一种不可逆转的趋势。 要构成一个实用的CAN网络,节点之间进行通信是必要的。本设计的目的即是为CAN网络提供一个低成本、高性能的通信模块。将本模块应用在网络中的各个节点,可以保证网络通信的安全高效。 CAN通信模块的设计采用独立的CAN控制器和收发器构建。CAN控制器负责对收发的信息进行加工分析、校验滤波。收发器负责在CAN总线和控制器之间进行TTL电平与差分信号的转换。

科学性、先进性

本通信模块小巧:5.1CM*2.3CM,留有与CAN总线和与微控制器(mcu)相连的接口。它成本低,实时性强。采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中工作;具有优先权和仲裁功能,多个控制模块通过CAN 控制器挂到CAN-bus 上,形成多主机局部网络;可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文;可靠的错误处理和检错机制;发送的信息遭到破坏后,可自动重发;节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能;报文不包含源地址或目标地址,仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。

获奖情况及鉴定结果

到目前为止还没有获得过相关的奖励及鉴定结果。

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

作品可展示的形式

样品,现场演示 ,实物、产品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

MCP2515与MCU 的连接是通过标准串行外设接口(SearialPeripheral Interface,SPI)来实现的。可以很好地减少MCU的开销。 由于CAN通信只使用两根差分信号线,因此组网简单方便。模块的小巧更方便网络的扩充与修改。本模块实时控制性强、成本低廉,有可靠的错误处理和检错机制,能够自动重发错误帧。增加了120Ω的匹配电阻,可保证远距离传输的正确性。 本模块使用了PSD1CAN静电保护器保护CAN总线,防止人体静电对模块构成的危害,延长模块寿命。 CAN模块可应用于汽车安全、自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域,前景广阔。

同类课题研究水平概述

控制器局部网(CAN,CONTROLLER AREA NETWORK)是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网,由于其高性能、高可靠性、实时性等优点现已广泛应用于工业自动化、多种控制 设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。控制器局部网将在我国迅速普及推广。  现在,CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。 CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的 标识码可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义211或229个不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这 一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时,8个字节不会占用总线 时间过长,从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独 特的设计,特别适合工业过程监控设备的互连,因此,越来越受到工业界的重视,并已公认为最有前途的现场总线之一。
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