基本信息
- 项目名称：
- 基于MCP2515和TJA1050的CAN通信模块
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 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。
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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
- 无
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。
