第1章 现场总线控制系统概述

1.1 控制系统

1.2 现场总线技术

1.2.1 现场总线控制系统

1.2.2 现场总线的特点

1.2.3 现场总线的本质

1.2.4 现场总线的作用

1.3 几种有影响的现场总线

1.3.1 基金会总线

1.3.2 LonWorks

1.3.3 Profibus

1.3.4 HART

1.3.5 CAN

1.3.6 INTERBUS

1.3.7 CC-Link

1.3.8 P-Net

1.3.9 SwiftNet

1.3.10 AS-i

1.3.11 RS-485

1.4 CAN现场总线简介

1.4.1 CAN现场总线特点

1.4.2 CAN现场总线的发展过程

1.5 小结

1.6 思考题

第2章 CAN总线概念及相关协议

2.1 CAN总线概念

2.2 CAN总线概述

2.2.1 CAN总线的相关概念

2.2.2 CAN总线的特点

2.3 报文传输

2.4 CAN总线帧类型

2.4.1 数据帧组成

2.4.2 远程帧

2.4.3 错误帧

2.4.4 过载帧

2.4.5 帧间空间

2.5 发送器/接收器

2.6 错误处理

2.6.1 错误检测

2.6.2 错误标定

2.6.3 故障界定

2.7 位定时要求

2.7.1 标称位速率

2.7.2 标称位时间

2.7.3 同步

2.7.4 协议修改

2.7.5 CAN的标准接口

2.8 CAN总线的拓扑结构及通信方式

2.8.1 CAN总线的网络拓扑结构

2.8.2 CAN总线系统的通信方式

2.9 小结

2.10 思考题

第3章 控制器SJA1000与 收发器TJA1050

3.1 SJA1000介绍

3.1.1 SJA1000特点

3.1.2 总体说明

3.1.3 CAN控制模块的说明

3.1.4 CAN控制器的详细说明

……

第4章 SJA1000独立CAN控制器的应用

第5章 带有SPI接口的独立CAN控制器MCP2510

第6章 基于MCP2510控制器开发CAN总线节点

第7章 基于32位微处理器和MCP2510实现多种CAN智能节点

第8章 CAN总线应用层协议

第9章 基于CAN智能节点组成控制网络系统的应用

附录A

参考文献

本书的立足点是基础化、实用化、前沿性。首先重点介绍常用的SJA1000 CAN独立控制器开发CAN总线系统的方法;然后用较少的篇幅介绍CAN总线的协议;接着用较大的篇幅介绍基于32位微处理器和MCP2510控制器开发CAN最小系统节点，以及多种CAN智能节点的方法，主要包括模拟量输入CAN节点模块、数字量输入CAN节点模块、模拟量输出CAN节点模块、数字量输出CAN节点模块，以及相关的智能CAN总线网关的开发方法;其次介绍了CAN应用层协议;最后介绍使用文中设计的各种CAN总线节点模块开发实时工业网络控制系统的方法及步骤。

本书是国内首次介绍嵌入式领域中最常用的SPI接口CAN控制器MCP2510相关知识的书籍，填补了这一领域的空白，书中所有的CAN总线系统开发实例都是基于此控制器的。本书也是国内首次将32位嵌入式处理器与MCP2510结合开发CAN总线系统的书籍，从而将工程师从"51"时代带入到嵌入式时代，使工程技术人员利用嵌入式系统更容易开发CAN总线系统。

本书可作为大专、本科院校自动化、机电、仪器仪表、自动控制等专业工业控制网络等相关课程的教材或教学参考书，也可供从事工业控制网络系统设计和产品研发的工程技术人员参考。

本书介绍了CAN现场总线基本概念、基本模块的开发、上位机接口及其驱动的开发以及整个系统的调试，并用一个实际CAN总线控制系统作为实例来论述CAN现场总线的应用，让有些软硬件基础的高年级本科生、研究生以及相关的科技开发人员通过阅读本书，能很快地进行CAN总线系统(产品)的开发。

本书还介绍了几款国际主流CAN总线的高层产品，国际学术界、技术界关于CAN总线技术的最新研究进展和CAN总线的发展前景，并用一定的篇幅介绍了我国在这个领域中的一些研究成果，让具有一定基础的读者提高理论水平，在应用中设计出高性能的系统，启发有兴趣的读者在理论上做更为深入的研究。

CAN总线的物理层是将ECU连接至总线的驱动电路。ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码/解码、位定时和同步的实施标准。

BOSCH CAN基本上没有对物理层进行定义，但基于CAN的ISO标准对物理层进行了定义。设计一个CAN系统时，物理层具有很大的选择余地，但必须保证CAN协议中媒体访问层非破坏性位仲裁的要求，即出现总线竞争时，具有较高优先权的报文获取总线竞争的原则，所以要求物理层必须支持CAN总线中隐性位和显性位的状态特征。在没有发送显性位时，总线处于隐性状态，空闲时，总线处于隐性状态;当有一个或多个节点发送显性位，显性位覆盖隐性位，使总线处于显性状态。

在此基础上，物理层主要取决于传输速度的要求。从物理结构上看，CAN节点的构成如图7-8所示。在CAN中，物理层从结构上可分为三层:分别是物理信号层(Physical Layer Signaling，PLS)、物理介质附件(Physical MediaAttachment，PMA)层和介质从属接口(Media Dependent:Inter-face，MDI)层。其中PLS连同数据链路层功能由CAN控制器完成，PMA层功能由CAN收发器完成，MDI层定义了电缆和连接器的特性。目前也有支持CAN的微处理器内部集成了CAN控制器和收发器电路，如MC68HC908GZl6。PMA和MDI两层有很多不同的国际或国家或行业标准，也可自行定义，比较流行的是ISOll898定义的高速CAN发送/接收器标准。

CAN网络上的节点不分主从，任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式灵活，利用这一特点可方便地构成多机备份系统，CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的"调度"。 CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kbps以下);通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)。 CAN上的节点数主要决定于总线驱动电路，目前可达110个;报文标识符可达2032种(CAN2.0A)，而扩展标准(CAN2.0B)的报文标识符几乎不受限制。

CAN的数据链路层是其核心内容，其中逻辑链路控制(Logical Link control，LLC)完成过滤、过载通知和管理恢复等功能，媒体访问控制(Medium Access control，MAC)子层完成数据打包/解包、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误信令、应答、串并转换等功能。这些功能都是围绕信息帧传送过程展开的。

此产品其主要功能是发动ECU通过CAN模块连接到CAN总线，实现与TCU、HCU、IC等模块的数据转输及数据转换控制ECU.CAN模块连接上水温、油机压力、转速等传感器，将传感器数据与ECU控制时的数据发送给TCU、HCU、IC，且又把TCU、HCU的控制功能信息通过CAN模块传递给ECU。