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第1章 CAN总线基础知识1

1.1 CAN总线简介1

1.2 CAN总线通信过程2

1.3 CAN总线协议规范3

1.3.1 报文4

1.3.2 报文滤波11

1.3.3 振荡器容差12

1.3.4 位定时与同步12

1.3.5 位流编码及位填充16

1.3.6 CAN总线错误处理和故障界定17

1.4 CAN总线的基本组成19

1.4.1 CAN控制器20

1.4.2 CAN收发器22

1.4.3 CAN总线接口电路保护器件22

1.5 CAN总线传输介质24

1.5.1 双绞线24

1.5.2 光纤26

1.6 CAN网络与节点的总线拓扑结构27

1.7 改善电磁兼容性的措施33

第2章 CAN2.0A/CAN2.0B协议解析及开发实例精讲35

2.1 基于CAN2.0A/CAN2.0B协议节点开发的一般步骤35

2.2 编程实践——基于51系列单片机＋SJA1000芯片的CAN2.0A协议通信程序35

2.2.1 学习板硬件选择及电路构成35

2.2.2 CAN控制器SJA100038

2.2.3 51系列单片机怎样控制SJA100044

2.2.4 SJA1000地址的确定45

2.2.5 SJA1000的滤波器设置46

2.2.6 CAN总线通信波特率的计算51

2.2.7 程序流程图53

2.2.8 程序头文件定义说明54

2.2.9 SJA1000初始化流程57

2.2.10 发送子函数详解64

2.2.11 接收子函数详解66

2.2.12 中断的处理及中断函数详解66

2.2.13 完整的24路开关量采集学习板程序71

2.3 编程实践——基于MSP430系列单片机＋MCP2515芯片的CAN2.0B协议通信程序77

2.3.1 学习板硬件选择及电路构成77

2.3.2 CAN控制器MCP251580

2.3.3 晶振的选择及CAN通信波特率的计算84

2.3.4 SJA1000和MCP2515在滤波器设置时的区别86

2.3.5 程序流程图87

2.3.6 程序头文件定义说明88

2.3.7 MCP2515的SPI程序88

2.3.8 完整的MSP430单片机CAN总线学习板程序89

2.4 编程实践——基于STM32的CAN2.0A协议通信程序96

2.4.1 基于STM32的CAN总线学习板硬件电路设计实例96

2.4.2 学习板实现的功能97

2.4.3 学习板硬件选择及电路构成97

2.4.4 STM32F103RBT6的CAN接口99

2.4.5 程序流程图112

2.5 如何监测CAN网络节点的工作状态113

2.5.1 只有两个节点的简单CAN总线网络113

2.5.2 大于两个节点的CAN总线网络115

2.5.3 CAN总线应用层协议中的节点状态监测118

第3章 CAN总线应用层协议简介119

3.1 CAN总线应用层协议119

3.2 CAN2.0A/CAN2.0B协议的局限性119

3.3 常用的CAN总线应用层协议120

3.4 实例讲述构建CAN总线应用层协议时的关键问题123

3.4.1 CAN网络的实时性能123

3.4.2 设备的电源连接125

3.4.3 网络电缆128

第4章 嵌入式开发实例——基于iCAN协议的应用设计精讲131

4.1 iCAN协议131

4.1.1 iCAN协议规范中专有名词解释131

4.1.2 iCAN的报文格式132

4.1.3 iCAN的通信过程135

4.1.4 iCAN协议中的设备定义141

4.1.5 iCAN报文传输协议147

4.1.6 iCAN报文处理流程156

4.2 基于iCAN协议智能节点开发的一般步骤156

4.3 基于iCAN协议功能模块的硬件电路设计157

4.4 编程实践——基于51单片机的iCAN协议的学习板程序159

4.4.1 程序头文件定义说明159

4.4.2 子函数详解162

4.4.3 基于iCAN协议的从站通信程序流程图175

4.4.4 完整的iCAN协议从站通信程序175

第5章 嵌入式开发实例——基于DeviceNet协议的应用设计精讲177

5.1 DeviceNet协议177

5.1.1 DeviceNet协议中的专有名词解释177

5.1.2 对象的编址178

5.1.3 DeviceNet对象模型179

5.1.4 DeviceNet的报文标识符191

5.1.5 DeviceNet的报文格式196

5.1.6 UCMM连接和预定义主/从连接197

5.1.7 DeviceNet的通信过程198

5.2 基于DeviceNet协议智能节点开发的一般步骤210

5.3 基于DeviceNet协议功能模块的硬件电路设计210

5.4 编程实践——基于ADμC812单片机的DeviceNet协议的学习板程序213

5.4.1 程序头文件定义说明213

5.4.2 子函数详解217

5.4.3 基于DeviceNet协议的从站通信程序流程图222

5.4.4 滤波器设置222

5.4.5 完整的DeviceNet协议从站通信程序224

第6章 嵌入式开发实例——基于J1939协议的应用设计精讲231

6.1 J1939协议231

6.1.1 J1939协议规范中专有名词解释231

6.1.2 J1939的报文格式232

6.1.3 J1939地址和参数组编号的分配234

6.1.4 J1939的通信过程241

6.2 基于J1939协议电控系统开发的一般步骤246

6.3 发动机转速测量节点的硬件电路设计247

6.4 发动机转速测量节点的软件编程250

6.4.1 软件设计流程图250

6.4.2 程序头文件定义说明251

6.4.3 CAN芯片的初始化程序252

6.4.4 子函数详解252

6.4.5 中断的处理255

6.4.6 完整的J1939协议发动机转速测量节点程序256

第7章 CANopen协议与应用266

7.1 CANopen协议266

7.1.1 CANopen协议的历史发展266

7.1.2 CANopen协议中的几个概念267

7.1.3 CANopen开发遵循的几个注意点285

7.2 基于CANopen协议从节点开发的一般步骤285

7.3 CANopen从站开发286

7.3.1 CANopen从站硬件设计287

7.3.2 CANopen从站相关硬件与驱动代码设计289

7.3.3 编程实践——基于C8051F040的CANopen协议学习板程序293

7.4 CANopen主站原理306

7.4.1 CANopen主站的特点306

7.4.2 CANopen主站特有的对象307

7.4.3 CANopen主站的启动312

7.4.4 CANopen主站的两种实现方式比较315

附录A CAN总线故障诊断与解决316

A.1 测试设备简介316

A.2 测试前的准备工作323

A.3 排查步骤1——排查位定时异常节点325

A.4 排查步骤2——总线工作状态“体检”326

A.5 排查步骤3——排查总线传输堵塞故障329

A.6 排查步骤4——排查干扰导致的通信异常332

A.7 排查步骤5——排查长距离或非规范线缆导致的异常337

A.8 排查步骤6——排查总线延迟导致的通信异常341

A.9 排查步骤7——通过带宽测量排查导线是否匹配343

A.10 排查步骤8——利用软件眼图追踪故障节点345

A.11 排查步骤9——评估总线阻抗、感抗、容抗对信号质量的影响350

A.12 排查步骤10——排查环境影响因素353

附录B CANopen协议中涉及的英文缩写354

附录C DS301协议中的部分对象描述356

附录D DS401协议中的部分对象描述375

参考文献380