CAN总线电路设计论文

1整体设计思路

通过参考成熟的CAN/LIN总线设计电路，经过基础测试及单元电路测试，应用电路设计软件Alti-umDesigner10．0设计了电路原理图，如图1所示．本设计采用SiliconLaboratories公司生产的汽车级控制芯片C8051F500Q作为整个硬件系统核心控制芯片;恩智浦半导体(NXP)公司生产的TJA1040、TJA1020收发器分别作为控制局域网CAN物理总线与协议控制器之间的硬件接口，LIN主机从机协议控制器和LIN传输媒体之间的接口;采用AT24C04作为存储扩展，并结合JTAG调试烧写电路和12V转5V转压电路共同构成一个独立完整的工作电路［3－4］．

2中央控制器硬件

电路中央控制电路如图2所示，由于数字电路的频率高、模拟电路的敏感度强的特点，针对通信信号线，高频的信号线要尽可能远离敏感的模拟电路器件，因此，本设计将模拟地与数字地进行隔离．C8051F500芯片内部提供了稳定的24M内部晶振，因而电路中未设置外部晶振电路．SiliconLabs公司C8051F500芯片内部集成博世CAN控制器，采用CAN协议进行串行通信．CAN控制器包含一个CAN核、控制寄存器、消息ＲAM及消息处理状态机．控制器符合博世2．0A基本CAN标准和2．0B全功能CAN标准，方便在CAN网络上的通信．

3电源电路设计

采用了LM2937IMP－5．0的12V转5V转压芯片;为保护转压电路的安全性，防止回流，采用二极管N5817;输入及输出两端的电容起到稳定两端电压的作用．CAN/LIN总线接口芯片电路设计CAN总线接口电路如图4所示，其中P0口的P0．6和P0．7分别为CAN总线收发器TJA1040与主控制器C8051F500Q的发送接口和接收接口．TJA1040作为CAN物理总线和控制器之间的硬件接口，能提高对CAN总线的差动发送与差动接收能力［5］．LIN总线接口电路如图5所示，LIN总线通信需要12V外部供电，P1口的P1．0和P1．1分别作为LIN总线收发器TJA1020与主控制器C8051F500Q的发送接口和接收接口，P1．2作为LIN的启动引脚．TJA1020是LIN物理总线和主———从协议控制器之间的硬件接口，工作波特率在2．4kbits/s～20kbits/s之间．TXD管脚输入的发送数据通过LIN收发器转换成LIN总线信号，通过收发器控制转换速率与波形，这样能够减少EME．通过一个内部终端电阻LIN总线的输出管脚被拉成高电平．通过LIN总线的输入管脚，收发器检测到的数据流通过ＲXD管脚发送至微控制器［6－7］．

4系统调试

系统硬件调试主要部分包括:拥有完整系统的硬件电路板如图6(整体电路包括JTAG下载电路，12V转5V的电压转换电路，主控芯片外围基础电路，以及TJA1040和TJA1020接口转换电路);新华龙U－EC6下载调试器如图7;上位机的Keil软件烧录软件．将最小系统硬件电路板焊接完成，用万用表测试防止漏焊情况发生，将U－EC6下载调试器连接上位机和系统板JTAG接口，通过上位机的Keil软件下载最基础的LED灯闪烁例程测试系统板的下载功能以完成最基本电路测试，焊接测试完成两块基础电路板后，继续在这两块电路板上焊接CAN总线接口转换电路和芯片TJA1040及OLED接口电路，下载CAN总线测试程序通过OLED显示数据，测试CAN总线的收发性能，测试完成后继续焊接LIN总线接口转换电路及芯片TJA1020，下载LIN总线测试程序通过OLED显示数据，测试LIN总线的收发性能．至此，完成整个硬件电路的测试．5总结本设计在实验室条件下，能够满足汽车在运行中对各种控制指令与数据传输的要求，并且可以准确地检测控制过程中可能产生的故障．本设计可以根据不同用户要求，扩展CAN/LIN总线连接节点的数量，实现较完整的CAN/LIN通讯网络．

作者：张朝阳 陈贵鹏 李健 单位：吉林师范大学信息技术学院 通化市铁厂镇 吉林农业大学

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