基于MCP2510 CAN控制器实现CAN总线系统智能节点的设计
can（controller area network）总线，即控制器局域网。由于具有高性能、高可靠性以及独特的设计，can总线越来越受到人们的重视。德国的bosch公司最初为汽车监控和控制系统设计了can总线，现在，其应用已面向过程工业、机械工业、纺织工业、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。can总线已经形成国际标准，并已经公认为是最有前途的现场总线之一。can总线规范已经被国际标准化组织制订为国际标准isoll898，并得到众多半导体器件厂商的支持，推出各种集成有can协议的产品。can总线系统智能节点是网络上报文的接收和发送站，一般由单片机和can控制器或二者合二为一组成。
mcp2510是microchip公司生产的一种独立的可编程can控制器芯片。本文将介绍新型的独立can通信控制器mcp2510，并给出其在can总线系统智能节点中的应用实例。
1 mcp2510芯片介绍
mcp2510是一种带有spi接口的can控制器，dip封装如图l所示。它支持can技术规范v2．oa／b。能够发送或接收标准的和扩展的信息帧，同时具有接收滤波和信息管理的功能。mcp2510通过si接口与mcu进行数据传输，最高数据传输速率可达5mbps，mcu可通过mcp2510与can总线上的其他mcu单元通信。mcp25lo内含3个发送缓冲器和2个接收缓冲器，同时还具有灵活的中断管理能力，这些特点使得mcu对can总线的操作变得非常简便。
1．1 mcp2510的主要特点
支持canv2．oa／b；
具有spi接口，支持spi模式0，o和l，1；
内含3个发送缓冲器和2个接收缓冲器，可对其优先权进行编程；
具有6个接收过滤器，2个接收过滤器屏蔽；
具有灵活的中断管理能力；
采用低功耗cmos工艺技术，其工作电压范围为3．0～5．5v，有效电流为5ma，维持电流为10μa；
工作温度范围为-40～+125℃。
1.2 结构及工作原理
mcp25lo有pdip、soic和tssop三种封装形式。图2是mcp2510的内部结构框图。can协议机负责与can总线的接口，spi接口逻辑用于实现同mcu的通信，而寄存、缓冲器组与控制逻辑则用来完成各种方式的设定和操作控制。现结合其工作过程将各部分的功能、原理作一介绍。
（1）收发操作
mcp2510的发送操作通过3个发送缓冲器来实现。这3个发送缓冲器各占据14字节的sram。第1字节是控制寄存器txbnctrl，该寄存器用来设定信息发送的条件，且给出了信息的发送状态；第2～6字节用来存放标准的和扩展的标识符以及仲裁信息；最后8字节则用来存放待发送的数据信息。在进行发送前，必须先对这些寄存器进行初始化。
（2）中断管理
mcp2510有8个中断源，包括发送中断、接收中断、错误中断及总线唤醒中断等。利用中断使能寄存器（caninte）和中断屏蔽寄存器（canintf）可以方便地实现对各种中断的有效管理。当有中断发生时，int引脚变为低电平并保持在低电平，直到mcu清除中断为止。
（3）错误检测
can协议具有crcf错误、应答错误、形式错误、位错误和填充错误等检测功能。mcp2510内含接收出错计数器（rec）和发送出错计数器（tec）两个错误计数器。因而对网络中的任何一个节点来说，都有可能因为错误计数器的数值不同而使其处于错误一激话、错误一认可和总线一脱离3种状态之一。
2 mcp2510在智能节点中的应用实例
利用mcp2510和can总线收发器tjal050可构成一个can总线分布式测控网络。系统可包括一个主控制器和多个节点控制器，这种节点控制器可对电动机的电流、电压及周围的温度进行监控，其结构如图3所示。
这种网络拓扑结构采用了总线式结构和无源抽头连接，且结构简单、成本低，因而系统的可靠性较高。其信息传输采用can通信协议，通信介质采用双绞线。由于can总线是基于发送报文的编码，不对can控制节点进行编码，故系统的可扩充性比较好，同时增删can总线上的控制节点不会对系统的其余节点造成任何影响。
节点控制器的mcu可选用具有spi接口的微处理器，也可采用不带spi接口的微处理器。本系统采用的是不带spi接口的微处理器at89c5l。at89c51可通过p1口与can控制器的spi接口直接相连，并用软件算法来实现spi接口协议。can总线收发器tjal050则作为mcp2510与物理总线的接口。如果需要进一步提高系统的抗干扰能力，则可在mcp2510和tjal050之间再加一个光电隔离器。
智能节点电路原理图如图4所示。
2．1 软件设计
mcp2510正常工作之前，需要进行正确的初始化，包括设置spi接口的数据传输速率、can通信的波特率、mcp25lo的接收过滤器和屏蔽器以及发送和接收中断允许标志位等。与sjal000不同的是，单片机对mcp2510的接收缓冲器和发送缓冲器的操作，必须通过spi接口用mcp25lo内置读写命令来完成。其读、写命令时序图如图5和图6所示。
本文中mcp2510主要采取中断模式进行总线数据的接收和发送。整个系统主序提供两种中断：定时器中断和外部中断。定时器中断的中断子程序主要负责处理来自模拟通道aino～ain7的a／d数据，向mcp25lo发送“数据发送请求命令”以及发送数据。外部中断的中断处理子程序主要包括can总线错误处理子程序和数据接收子程序。
2．2 软件主体设计流程
软件主体设计流程如图7所示。软件设计时需要注意以下问题：
①因为mcp2510在初始化完成后处于默认config-uration模式下，所以就需要在mcp2510的初始化完后将其置为normal模式，否则mcp2510将一直停留在configuration模式下，不能正常进行工作。将mcp2510置normal模式可通过使用mcp2510内置的bitmodify（位修改）4指令向canctrl控制字写入一个0字节来实现。
②在对mcp2510进行任何操作之前，都要由微处理器向mcp2510的片选cs输出一个低电平，使得mcp2510选通。
③在执行mcp2510的“读”操作时，发送完读指令及其地址码之后，仍然需要向mcp2510提供时钟，以接收“读”到的数据。可以通过向mcp2510发送一个o字节来实现。
④在对mcp2510完成任意操作后，都要延时一段时间，使其有足够的时间来准备接收下次操作的命令，防止出现mcp2510“忙”的情况。
3 总 结
can总线已被公认为是最有前途的几种现场总线之一。因其性价比高、实现简单等突出优点深受越来越多的研发人员的青睐。本文的智能节点可联结多个集散控制系统，其软硬件电路的设计方法同样适合于其他基于can总线的分布式控制系统的节点设计。
PLC及伺服控制器构成的新型旋转式装箱机
常用串行EEPROM的编程应用（一）
谈一谈锂离子电池正极材料常见的失效形式以及相应的预防措施
晶振不起振的原因有哪些
5G和移动边缘计算十大有望改变你的方式
基于MCP2510 CAN控制器实现CAN总线系统智能节点的设计
飞利浦强势推出智能微感应电吹风
是德科技与中国台湾“国立实验研究院”签署《谅解备忘录》， 在 5G 通信技术研发领域建立战略合作伙伴关
基于PIC32的微控制器开发板-广州同创芯电子有限公司
国产十大硅晶圆厂商都有哪家企业？
面板价格将在Q3将反弹回升，刺激电视市场价格上涨
你家中的路由器真的安全吗？或许事实未必如你想的那么安全喔！
三星电子推出像素达1亿8百万手机图像传感器ISOCELL 亮 HMX
斑马技术宣布以2.9亿美元现金收购斑马技术
西门子与阿里云合作，共同打造领先的物联网平台
台积电令人感到惊奇的7件事
采用BP神经网络的无模型自适应迭代学习控制器的设计
看国产22nm光刻机如何制造10纳米芯片
如何根据设备和带宽需求选择适合自己的路由器？
无线传感器网络有什么特点
mcp2510是microchip公司生产的一种独立的可编程can控制器芯片。本文将介绍新型的独立can通信控制器mcp2510，并给出其在can总线系统智能节点中的应用实例。
1 mcp2510芯片介绍
mcp2510是一种带有spi接口的can控制器，dip封装如图l所示。它支持can技术规范v2．oa／b。能够发送或接收标准的和扩展的信息帧，同时具有接收滤波和信息管理的功能。mcp2510通过si接口与mcu进行数据传输，最高数据传输速率可达5mbps，mcu可通过mcp2510与can总线上的其他mcu单元通信。mcp25lo内含3个发送缓冲器和2个接收缓冲器，同时还具有灵活的中断管理能力，这些特点使得mcu对can总线的操作变得非常简便。
1．1 mcp2510的主要特点
支持canv2．oa／b；
具有spi接口，支持spi模式0，o和l，1；
内含3个发送缓冲器和2个接收缓冲器，可对其优先权进行编程；
具有6个接收过滤器，2个接收过滤器屏蔽；
具有灵活的中断管理能力；
采用低功耗cmos工艺技术，其工作电压范围为3．0～5．5v，有效电流为5ma，维持电流为10μa；
工作温度范围为-40～+125℃。
1.2 结构及工作原理
mcp25lo有pdip、soic和tssop三种封装形式。图2是mcp2510的内部结构框图。can协议机负责与can总线的接口，spi接口逻辑用于实现同mcu的通信，而寄存、缓冲器组与控制逻辑则用来完成各种方式的设定和操作控制。现结合其工作过程将各部分的功能、原理作一介绍。
（1）收发操作
mcp2510的发送操作通过3个发送缓冲器来实现。这3个发送缓冲器各占据14字节的sram。第1字节是控制寄存器txbnctrl，该寄存器用来设定信息发送的条件，且给出了信息的发送状态；第2～6字节用来存放标准的和扩展的标识符以及仲裁信息；最后8字节则用来存放待发送的数据信息。在进行发送前，必须先对这些寄存器进行初始化。
（2）中断管理
mcp2510有8个中断源，包括发送中断、接收中断、错误中断及总线唤醒中断等。利用中断使能寄存器（caninte）和中断屏蔽寄存器（canintf）可以方便地实现对各种中断的有效管理。当有中断发生时，int引脚变为低电平并保持在低电平，直到mcu清除中断为止。
（3）错误检测
can协议具有crcf错误、应答错误、形式错误、位错误和填充错误等检测功能。mcp2510内含接收出错计数器（rec）和发送出错计数器（tec）两个错误计数器。因而对网络中的任何一个节点来说，都有可能因为错误计数器的数值不同而使其处于错误一激话、错误一认可和总线一脱离3种状态之一。
2 mcp2510在智能节点中的应用实例
利用mcp2510和can总线收发器tjal050可构成一个can总线分布式测控网络。系统可包括一个主控制器和多个节点控制器，这种节点控制器可对电动机的电流、电压及周围的温度进行监控，其结构如图3所示。
这种网络拓扑结构采用了总线式结构和无源抽头连接，且结构简单、成本低，因而系统的可靠性较高。其信息传输采用can通信协议，通信介质采用双绞线。由于can总线是基于发送报文的编码，不对can控制节点进行编码，故系统的可扩充性比较好，同时增删can总线上的控制节点不会对系统的其余节点造成任何影响。
节点控制器的mcu可选用具有spi接口的微处理器，也可采用不带spi接口的微处理器。本系统采用的是不带spi接口的微处理器at89c5l。at89c51可通过p1口与can控制器的spi接口直接相连，并用软件算法来实现spi接口协议。can总线收发器tjal050则作为mcp2510与物理总线的接口。如果需要进一步提高系统的抗干扰能力，则可在mcp2510和tjal050之间再加一个光电隔离器。
智能节点电路原理图如图4所示。
2．1 软件设计
mcp2510正常工作之前，需要进行正确的初始化，包括设置spi接口的数据传输速率、can通信的波特率、mcp25lo的接收过滤器和屏蔽器以及发送和接收中断允许标志位等。与sjal000不同的是，单片机对mcp2510的接收缓冲器和发送缓冲器的操作，必须通过spi接口用mcp25lo内置读写命令来完成。其读、写命令时序图如图5和图6所示。
本文中mcp2510主要采取中断模式进行总线数据的接收和发送。整个系统主序提供两种中断：定时器中断和外部中断。定时器中断的中断子程序主要负责处理来自模拟通道aino～ain7的a／d数据，向mcp25lo发送“数据发送请求命令”以及发送数据。外部中断的中断处理子程序主要包括can总线错误处理子程序和数据接收子程序。
2．2 软件主体设计流程
软件主体设计流程如图7所示。软件设计时需要注意以下问题：
①因为mcp2510在初始化完成后处于默认config-uration模式下，所以就需要在mcp2510的初始化完后将其置为normal模式，否则mcp2510将一直停留在configuration模式下，不能正常进行工作。将mcp2510置normal模式可通过使用mcp2510内置的bitmodify（位修改）4指令向canctrl控制字写入一个0字节来实现。
②在对mcp2510进行任何操作之前，都要由微处理器向mcp2510的片选cs输出一个低电平，使得mcp2510选通。
③在执行mcp2510的“读”操作时，发送完读指令及其地址码之后，仍然需要向mcp2510提供时钟，以接收“读”到的数据。可以通过向mcp2510发送一个o字节来实现。
④在对mcp2510完成任意操作后，都要延时一段时间，使其有足够的时间来准备接收下次操作的命令，防止出现mcp2510“忙”的情况。
3 总 结
can总线已被公认为是最有前途的几种现场总线之一。因其性价比高、实现简单等突出优点深受越来越多的研发人员的青睐。本文的智能节点可联结多个集散控制系统，其软硬件电路的设计方法同样适合于其他基于can总线的分布式控制系统的节点设计。
PLC及伺服控制器构成的新型旋转式装箱机
常用串行EEPROM的编程应用（一）
谈一谈锂离子电池正极材料常见的失效形式以及相应的预防措施
晶振不起振的原因有哪些
5G和移动边缘计算十大有望改变你的方式
基于MCP2510 CAN控制器实现CAN总线系统智能节点的设计
飞利浦强势推出智能微感应电吹风
是德科技与中国台湾“国立实验研究院”签署《谅解备忘录》， 在 5G 通信技术研发领域建立战略合作伙伴关
基于PIC32的微控制器开发板-广州同创芯电子有限公司
国产十大硅晶圆厂商都有哪家企业？
面板价格将在Q3将反弹回升，刺激电视市场价格上涨
你家中的路由器真的安全吗？或许事实未必如你想的那么安全喔！
三星电子推出像素达1亿8百万手机图像传感器ISOCELL 亮 HMX
斑马技术宣布以2.9亿美元现金收购斑马技术
西门子与阿里云合作，共同打造领先的物联网平台
台积电令人感到惊奇的7件事
采用BP神经网络的无模型自适应迭代学习控制器的设计
看国产22nm光刻机如何制造10纳米芯片
如何根据设备和带宽需求选择适合自己的路由器？
无线传感器网络有什么特点