中心議題：

• 家庭智能化控製係統的組成
• PLC與CAN總線的連接方法

解決方案：

• CAN總線兩端各接一個120Ω的電阻
• RXl在不使用時可接地
• TX0，TXl的接法決定了串行輸出的電平

家庭智能控製係統的主要功能集中在家庭安全報警、電話或電腦遠程控製、紅外遙控、自動抄表控製
、燈光和濕度控製等方麵。根據智能終端設備傳輸數據和功能的不同可以把它分成兩類子網，一類是傳輸數據以數據量小、速率低的家庭自動化控製設備；另一類是傳輸多媒體信息、(視頻
、音頻信號)，信號量大

、速率快，如視頻會議、yinpindianbodeng。jiatingzhinengzhongduanshebeikeyicaiyongzongxianjiegouzujianchengyouxianziwanghewuxianziwang，yingeshebeifenbuzaijiazhongbutongdedifang，duiyuzujianchengyouxianziwangbuxianbijiaofuza，danshiruguocaiyongPLC與CAN總線構建成網絡，將降低成本。

CAN(ControllerAreaNetwork，控製器局域網)是德國Bosch公司在20世紀80年代初為汽車檢測控製而開發的一種串行數據通訊協議，它是一種多主機總線，通訊介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維
，通訊速率為1Mb／s。CAN總線具有卓越的性能，極高的可靠性和獨特的設計
，廣泛應用於工業自動化
、交通工具、醫療儀器以及建築、環境控製等眾多部門。

1家庭智能化控製係統的組成

家庭智能化控製係統是電視、洗衣機、空調及水表
、電表
、燃(ran)氣(qi)表(biao)等(deng)設(she)備(bei)的(de)指(zhi)揮(hui)通(tong)信(xin)和(he)信(xin)息(xi)管(guan)理(li)的(de)核(he)心(xin)，主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)是(shi)與(yu)遠(yuan)程(cheng)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)數(shu)傳(chuan)通(tong)信(xin)，接(jie)收(shou)各(ge)種(zhong)控(kong)製(zhi)口(kou)令(ling)，完(wan)成(cheng)對(dui)相(xiang)應(ying)設(she)備(bei)的(de)實(shi)時(shi)控(kong)製(zhi)。

控製係統中凡具有嵌入式微處理器或微計算機的單體均通過CAN總線相互連接。組成分布式局部網，實現數據交換和信息資源共享。這種設計具有以下優點：減少了通信端口、連接電纜；抗幹擾能力強
；配置靈活、係統擴展和升級方便；調試簡單，檢修方便。

由CAN總線組成的家庭智能化控製係統原理如圖1所示。


2PLC與CAN總線的連接

現以GEFANUC係列90PLC為例，給出一個PLC與CAN總線的連接方案。

GE係列90PLC都帶有經轉換的RS232串行通訊口，編程計算機通過此串口與PLC進行通訊和編程。RS232標準電平采用負邏輯
，規定+3～+15V之間的任意電平為邏輯“0”電平，-3～-15V之間的任意電平為邏輯“1”電平。而CAN信號則使用差分電壓傳送，兩條信號線稱為“CAN_H”和“CAM_L”
，靜態時均為2．5V左右，此時的狀態表示為邏輯“1”，也可以叫做“隱性”
；用CAN_H比CAN_L高表示邏輯“0”，稱為“顯性”。顯性時，通常電壓值為：CAN_H=3．5V
，CAN_L=1．5V。[page]

RS232串口的幀格式為：1位起始位，8位數據位，1位可編程的第9位(此位為發送和接收的地址／數據位)
，1位停止位。而CAN的數據幀格式為：幀信息+ID+數據(可分為標準幀和擴展幀兩種格式)。因此，設計時就需要有一個微控製器來實現電平和幀格式等的轉換
，其轉換方式如圖2所示。


用單片機AT89C52作為微處理器
；用SJAl000作為CAN微控製器，SJAl000中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能
，可被動局麵對通信數據的幀處理；高速光電隔離用6N137實現，其作用是防止串入信號幹擾；MAX232用來完成RS232電平到微控製器接口芯片TTL電平的轉換。具體的硬件接口電路參見SJAl000的資料，但有以下幾點需要注意：

(1)CAN總線兩端接有一個120Ω的電阻，其作用是匹配總線阻抗，提高數據通信的抗幹擾性及可靠性。但實際上隻需保證CAN網絡中“CAN_H”和“CAN_L”之間的跨接電阻為60Ω即可。

(2)SJAl000的20引腳RXl在不使用時可接地，配合CDR．6的置位可使總線長度大大增加。

(3)引腳TX0，TXl的接法決定了串行輸出的電平。具體關係可參考輸出控製寄存器OCR的設置。

(4)AT82C250的RS引腳與地間接有1個斜率電阻。電阻大小可根據總線通信速度作適當調整
，一般在16～140kΩ之間。

(5)MAX232外圍需要4個電解電容C1，C2，C3

，C4，這些電容也是內部電源轉換所需電容
，其取值均為1μF／25V
，宜選用鉭電容並且位置應用量靠近芯片，電源Vcc和地之間要接1個0．1μF的去耦電容。

在微處理控製下，RS232和CAN進行數據交換時，采用串口接收和CAN中斷方式可提高工作效率。SJAl000的初始化在複位模式下才可以進行
，主要包括工作方式的設置、時鍾分頻和驗收濾波寄存器的設置、波特率參數的設置以及中斷允許寄存器的設置等。其主程序流程圖如圖3所示。


數據能否準確傳遞還取決於波特率和流量控製，這也是軟件設計時不可忽略的地方。因此接下來主要介紹CAN波特率的設置、串口波特率的自動檢測、串口數據流量控製。

CANxieyizhongdeyaosuzhiyishibotelv。keyishezhiweizhouqizhongdeweicaiyangdianweizhihecaiyangcishu，yishikeyiziyoudiyouhuayingyongwangluoxingneng，danzaiyouhuaguochengzhong

，yaozhuyiweidingshicanshujizhuncankaozhendangqiderongchahexitongzhongbutongxinhaochuanboyanchizhijiandeguanxi。

係統的位速率fbit表示每單位時間傳輸數據位的量
，即波特率fbit=1／tbit。額定的位定時由3個互不重疊的段SYNC_SEG，TSEGl和TSEG2組成，這3個時間段分別是tSYNC_SEG，tTSEGl和tTSEG2。所以，額定位周期tbit是3個時間段的和：tbit=tSYNC_SEG+tTSEGl+tTSEG2。位周期中這些段都用整數個基本時間單位來表示。該時間單位叫時間份額TQ，時間份額的持續時間是CAN係統時鍾的一個周期tSCL，可從振蕩器時鍾周期tCLK取得。通過編程預分頻因數(波特率預設值BRP)可以調整CAN係統時鍾
，即tSCL=BRP×2tCLK=2BPR／CLK。

對CAN位定時計算的另一個很重要的時間段是同步跳轉寬度(SJW)，持續時間是tSJW。SJW段並不是位周期的一段

，隻是定義了在重同步事件中被增長或縮短的位周期的最大TQ數量。此外，CAN協議還允許用戶指定位采樣模式(SAM)，分別是單次采樣和三次采樣模式(在3個采樣結果中選出1個)。在單次采樣模式中，采樣點在TESG1段的末端。而三次采樣模式比單次采樣多取兩個采樣點

，它們在TSEGl段末端的前麵，之間相差一個TQ。上麵所提到的BPR，SJW
，SAM，TESGl
，TESG2都可由用戶通過CAN控製器的內裝中寄存器BTR0和BTRl來定義。設置好BTR0和BTRl後，實際傳輸的波特率範圍為：最大=1／(tbit-tSJW)
，最小=1／(tbit+tSJW)。

檢測轉換裝置的串口波特率，首先可對主機的接收波特率(以9600b／s為例)進行設定，並在終端發送一個特定的字符(以回車符為例)，這樣，主機根據接收到的字符信息就可以確定轉換裝置的通信波特率。回車符的ASCII值是0DH，在不同波特率下接收到的值如表1所列。[page]


數(shu)據(ju)在(zai)兩(liang)個(ge)串(chuan)口(kou)之(zhi)間(jian)的(de)傳(chuan)輸(shu)時(shi)，常(chang)常(chang)會(hui)出(chu)現(xian)丟(diu)失(shi)數(shu)據(ju)的(de)現(xian)象(xiang)。由(you)於(yu)單(dan)片(pian)機(ji)緩(huan)衝(chong)區(qu)有(you)限(xian)
，如(ru)接(jie)收(shou)數(shu)據(ju)時(shi)緩(huan)衝(chong)區(qu)已(yi)滿(man)
，那(na)麼(me)此(ci)時(shi)繼(ji)續(xu)發(fa)送(song)來(lai)的(de)數(shu)據(ju)就(jiu)會(hui)丟(diu)失(shi)。而(er)流(liu)控(kong)製(zhi)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)解(jie)決(jue)該(gai)問(wen)題(ti)
，當(dang)接(jie)收(shou)端(duan)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)不(bu)過(guo)來(lai)時(shi)
，流(liu)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)就(jiu)會(hui)發(fa)出(chu)“不再接收”的信號，而使發送端停止發送
，直到收到“可以繼續發送”的信號再發送數據。因此流控製可以控製數據傳輸的進程
，防止數據丟失。常用的兩種流控製是硬件流控製(包括RTS／CTS，DTR／CTS等)和軟件流控製XON／XOFF(繼續／停止)，下麵僅就硬件流控製RTS／CTS加以說明。

采用硬件進行流控製時
，串口終端RTS，CTS接到單片機的I／O口，通過置I／O口為1或0來接收和發出起停信號。數據終端設備(如計算機)使用RTS來起始單片機發出的數據流，而單片機則用CTS來(lai)起(qi)動(dong)和(he)暫(zan)停(ting)來(lai)自(zi)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)數(shu)據(ju)流(liu)。實(shi)現(xian)這(zhe)種(zhong)硬(ying)件(jian)握(wo)手(shou)方(fang)式(shi)時(shi)，在(zai)編(bian)程(cheng)時(shi)根(gen)據(ju)接(jie)收(shou)端(duan)緩(huan)衝(chong)區(qu)的(de)大(da)小(xiao)設(she)置(zhi)一(yi)個(ge)高(gao)位(wei)標(biao)誌(zhi)和(he)一(yi)個(ge)低(di)位(wei)標(biao)誌(zhi)，當(dang)緩(huan)衝(chong)區(qu)內(nei)數(shu)據(ju)量(liang)達(da)到(dao)高(gao)位(wei)時(shi)
，就(jiu)在(zai)接(jie)收(shou)端(duan)將(jiang)CTS線置低(送邏輯0)
，而當發送端的程序檢測到CTS為低後
，就停止發送數據
，直到接收端緩衝區的數據量低於低位而將CTS置高為止。RTS則用來標明接收設備有沒有準備好接收數據。
以下是CAN接收子程序：


通過對家庭智能控製係統的分析
，采用PLC與CAN總zong線xian構gou建jian成cheng控kong製zhi性xing局ju域yu網wang，通tong過guo仿fang真zhen係xi統tong的de測ce試shi，該gai總zong線xian完wan全quan能neng完wan成cheng對dui家jia庭ting智zhi能neng終zhong端duan設she備bei實shi行xing控kong製zhi
，但dan要yao使shi它ta控kong製zhi的de穩wen定ding性xing和he實shi時shi性xing得de到dao進jin一yi步bu提ti高gao
，還hai需xu在zai此ci基ji礎chu上shang作zuo更geng加jia深shen入ru的de研yan究jiu。