硬件设计开题报告

　　硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。以下是小编为您整理的硬件设计开题报告相关资料，欢迎阅读!

　　一、题目背景和意义

　　1.题目：单片机CAN总线系统的通信硬件设计

　　2.题目背景和意义：CAN是控制器局域网(Controller Area Network)的缩写，它是由德国Bosch公司为汽车应用而开发的多主机局部网络。主要应用在汽车的监测和控制方面。最初的开发只是为了解决汽车上数量众多的电子设备之间的通信问题，减少电子设备之间繁多的信号线问题。于是设计了一个单一的网络总线，使所有的外围器件可以被挂接在该总线上。

　　现在它已经成为了一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本较低的网络通信控制方式，CAN总线广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安防监控、工程机械、医疗器械、楼宇自动化等领域。如今，CAN总线是唯一成为国际标准的现场总线，也是国际上应用最广泛的的现场总线之一。

　　二、国内外研究现状

　　在国内外的研究设计报告中，CAN总线突显了它的可靠性、实时性、灵活性等优点而被广泛的应用。CAN(Controller Area Network)总线是一种新型的现场总线，它继承了现场总线的优点，也突出了他的性能、可靠性、实时性和灵活性不凡的优点。它的应用范围也扩大到了航空航天、工业控制、传感器等多种领域。通过报文滤波，CAN总线可以避免专门的调度，便能实现点对点、单对多及全局广播等多种方式的数据传输，大大减轻了系统软件运行的负担，它是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。它的总线规范成为了唯一的国际标准的现场总线。

　　CAN总线具备以下主要优点：

　　(1) 成本低廉。

　　(2) 数据传输速率高(最高可达1Mbit/s)，数据传输距离远(最远可达10Km)。

　　(3) 采用无破坏性总线优先级仲裁技术，仲裁的依据来自数据块的标识符。

　　(4) 借助验收滤波器的多地址帧传递、具有远程数据请求功能

　　(5) 采用载波侦听和CRC效验技术，具有可靠的错误检测和出错处理功能。

　　(6) 发送的信息遭遇破坏后，可以自动重发，脱离总线的节点不影响总线的正常工作。

　　CAN总线目前在国内采用RS-485系统的比较多。而目前流行的CAN总线硬件有两个方案：一种是独立的CAN控制器，另一种是片上带有CAN的微控制器，如P87C591、LPC2294等。

　　三、主要内容与待解决的问题

　　本设计采用DC+5V的电压供电，运用AT89C52单片机、CAN总线控制器SJA1000、CAN总线收发器、采用DC/DC电源隔离模块B0505D-1W 实现电源隔离。

　　实现两板之间的数据传输，A开发板发送数据，B开发板接收数据。单片机定时检测A开发板上的4个按键状态，可以通过CAN总线把按键的'状态字发送给B开发板。

　　四、设计方法与实施方案

　　1、本系统主要分为七个部分构成：微控制器89C52作为节点控制器，独立CAN总线通信控制器SJA1000和高性能CAN总线收发器TJA1040芯片、DC/DC电源隔离模块、高速光电耦合器6N137、串口芯片MAX232电路、按键及LED灯显示电路。

　　2、本系统是通过AT89C52单片机控制SJA1000的方式，对SJA1000的控制通过访问它的内部寄存器来实现。对其操作时，可以通过片选选中SJA1000，对SJA1000的内部寄存器地址进行读取和写入控制。SJA1000的AD0～AD7连接到89C52的P0口，其CS引脚对应89C52的P2.7口，当其为低电平，单片机选中SJA1000。SJA1000的RD、WR、ALE分别与89C52的对应引脚相连。SJA1000的INT引脚接89C52的INT0,单片机可以通过中断方式问SJA1000。

　　把SJA1000的TX0和RX0引脚通过高速光耦6N137与TJA1040的引脚TXD和RXD相连，从而实现总线上各CAN节点间的电气隔离，增强了CAN总线的抗干扰能力。

　　在TJA1040的CANH和CANL引脚之间各通过一个5Ω的电阻与CAN总线相连接。电阻起到一定的限流作用。CANH和CANL与地之间各并联30pF电容起到滤除总线上的高频干扰作用。

　　用串口芯片MAX232实现CAN总线转232串口数据转换功能。

　　通过按键及LED灯显示电路用于向CAN总线上发送不同的数据，以及显示接受到的数据状态。