基于CAN总线的实验室管理系统

STC15W408AS单片机

资源

IO分配

IO 分配 1.0 控制灯 1.1 CAN_INT 1.2 CAN_CS 1.3 CAN_SI 1.4 CAN_SO 1.5 CAN_SCK 1.6 电流状态模拟量输入 1.7 电压状态模拟量输入 3.0 串口 3.1 串口 3.2 设备号选择位0 3.3 设备号选择位1 3.4 设备号选择位2 3.5 设备号选择位3 3.6 设备号选择位4 3.7 设备号选择位5 5.4 空 5.5 继电器控制

CAN总线

CAN 报文帧

普通帧（108bit）

帧以起始帧 （ SOF）位开始， SOF 为显性状态，允许所有节点的硬同步。
SOF之后是仲裁字段， 由12个位组成， 分别为11个标识位和一个远程发送请求 （ Remote Transmission Request， RTR）位。 RTR 位用于区分报文是数据帧（ RTR 位为显性状态）还是远程帧 （ RTR 位为隐性状态） 。
仲裁字段之后是控制字段，由 6 个位组成。控制字段的第一位为标识扩展（ Identifier Extension， IDE）位，该位应是显性状态来指定标准帧。标识扩展位的下一位为零保留位（ RB0） ， CAN 协议将其定义为显性位。控制字段的其余 4 位为数据长度码 （ Data Length Code，DLC） ，用来指定报文中包含的数据字节数 （ 0 到 8 字节） 。
控制字段之后为数据字段，包含要发送的任何数据字节。数据字段长度由上述 DLC 定义 （ 0 到 8 字节）。
数据字段之后为循环冗余校验（ CRC）字段，用来检测报文传输错误。 CRC 字段包含一个 15 位的 CRC 序列，之后是隐性的 CRC 定界位。
最后一个字段是确认字段 （ ACK），由 2 个位组成。在确认时隙（ ACK Slot）位执行期间，发送节点发出一个隐性位。任何收到无错误帧的节点会发回一个显性位（无论该节点是否配置为接受该报文与否）来确认帧收到无误。确认字段以隐性确认定界符结束，该定界符可能不允许被改写为显性位。

扩展数据帧（128bit）

在扩展 CAN 数据帧中，紧随 SOF 位的是 32 位的仲裁字段。仲裁字段的前 11 位为 29 位标识符的最高有效位（ Most Significant bit， MSb）（基本lD） 。紧随这 11 位的是替代远程请求 （ SubstituteRemote Request， SRR）位，定义为隐性状态。 SRR位之后是 lDE 位，该位为隐性状态时表示这是扩展的CAN 帧。
应该注意的是， 如果发送完扩展帧标识符的前 11 位后，总线仲裁无果，而此时其中一个等待仲裁的节点发出标准 CAN 数据帧 （ 11 位标识符），那么，由于节点发出了显性 lDE 位而使标准 CAN 帧赢得总线仲裁。另外，扩展 CAN 帧的 SRR 位应为隐性，以允许正在发送标准CAN 远程帧的节点发出显性 RTR 位。
SRR和lDE位之后是标识符的其余18位（扩展lD） 及一个远程发送请求位。
为使标准帧和扩展帧都能在共享网络上发送，应将29位扩展报文标识符拆成高 11 位和低 18 位两部分。拆分后可确保 lDE 位在标准数据帧和扩展数据帧中的位置保持一致。
仲裁字段之后是 6 位控制字段。控制字段前两位为保留位，必须定义为显性位。其余 4 位为 DLC，用来指定报文中包含的数据字节数。扩展数据帧的其他部分 （数据字段、 CRC 字段、确认字段、帧结尾和间断）与标准数据帧的结构相同 。

选择

选择帧格式

为保证63个电气节点可用，同时兼顾8个命令，所以采用普通帧11位仲裁仍可保证2个位的空余以留今后扩展，若仍不足，可采用扩展帧。

bit explain bit10~5 地址位 bit4~3 保留 bit2~1 00：关电源 01：开电源 10：电压 11：电流 bit0 0：发送 1：返回

如“2x00111100000”为主机向0F号节点发送关电源请求。
如“2x11110000001”为3C节点告诉主机已经关闭电源。

数据格式

根据不同命令，数据最大可达八字节。

串口

处理方式

采用ASCII码，串口5毫秒无数据则断帧处理。
命令格式为，命令本身+空格+地址（+数据）

已实现命令

命令 说明 示例 OpenPower 打开目标节点电源 OpenPower 0F DownPower 关闭目标节点电源 DownPower 0F InquireV 查询目标节点电压 InquireV 0F InquireI 查询目标节点电流 InquireI 0F

其他设备选型

其他

致谢