CAN总线收发节点设计

写在前面

这是微机接口的一个项目作业。
这段时间一直在宿舍隔离，没办法进行焊接和测试，但原理和代码已经在学习板子上经过验证。

设计目标

CAN在工业现场大量应用，尤其是汽车工业，设计一种CAN总线收发节点，该节点自身带8路模拟信号采集，采集结果通过CAN总线发送到上位机并显示。

技术要求

（1）系统以51单片机为控制器，和具有CAN接口的器件能通信；
（2）CAN控制器用SJA1000，总线收发器用PCA82C250；
（3）节点带8路模拟信号采集，信号范围0-5V；
（4）用USB转CAN模块，通过USB口接收CAN节点发送的数据，验证结果是否正确。

提交材料

（1）提交纸质版设计报告1份（包括测量原理、主要电路设计、主要器件选型、程序设计原理、关键程序设计举例等）；
（2）电子版设计报告、系统电气原理图、完整的程序代码
（3）提交实物1套，能现场演示（所需的can调试助手 can总线分析仪可以找我）；
（4）该题目4人完成（1人负责硬件设计、1人负责单片机软件设计、1人负责调试、1人负责设计报告的整理编辑以及答辩PPT制作），在设计报告上写清楚每人所承担的工作。

项目实现

设计成果展示

实物展示

CAN总线收发节点设计 - 图1

原理图设计

CAN总线收发节点设计 - 图2

PCB设计

CAN总线收发节点设计 - 图3
CAN总线收发节点设计 - 图4

上位机效果

CAN总线收发节点设计 - 图5
CAN总线收发节点设计 - 图6

测量原理

ADC数模转换原理，这里采用PCF8591AD采样芯片，测量原理如下：
CAN总线收发节点设计 - 图7
通过引脚AIN0、AIN1、AIN2、AIN3输入的模拟信号（电压），经过模拟信号多路复用器、采样与保持、比较器，把处理后的数据放入ADC数据寄存器中，通过I2C总线接口传递给51主控芯片。

主要电路设计

供电与程序烧录电路

CAN总线收发节点设计 - 图8
考虑到板子尺寸的限制以及器件的选型，这里采用UCB转串口芯片CH340，在USB供电的同时，又可通过串口进行程序的烧录，一路双用。
VCC直接作为5V电源输入，在串口芯片那边有一个保险丝12V/1000mA的保险丝进行保护，并通过电容进行滤波与稳压，来防止热插拔效应的干扰。
拨动电源开关，可看到电源指示灯亮起。

51主控芯片附近电路

CAN总线收发节点设计 - 图9
主控芯片选取的是STC90C51RD+，国产51MCU芯片，简单易学，入门容易。工作电压：5.5V-3.4V，工作温度范围：-40-+85°C,工作频率范围：0-40MHz，用户应用程序空间4K，片上集成1280字节RAM，32个通用I/O口，4个外部中断。基本可以满足项目要求，实现对应的功能。

复位电路

CAN总线收发节点设计 - 图10
采用阻容复位电路，电容C7是10μF，电阻R7是10K。

晶振电路

CAN总线收发节点设计 - 图11
使用外部晶振12MHz，此时电容选取47pF。

AD采样电路

CAN总线收发节点设计 - 图12
采用PCF8591这款芯片，该芯片具有4路模拟输入通道，8位AD采样精度，以及一个DA输出。
电路部分，使用两个电位器作为采样目标，通过改变电位器阻值来改变采样的数值，并通过开关来切换AD采样的通道。
把采集到的数据存放至8位的数据寄存器中，通过I2C总线传输到51主控芯片中。
利用该芯片的一个DA输出通道，可以连接一个LED的灯，转动电位器，可以观察灯的的亮度发生细微的变化，更加的直观。

数码管驱动电路

CAN总线收发节点设计 - 图13
为了便于调试，这里使用8位共阴数码管进行实时显示，数码管驱动芯片选择74HC573，作为最常见的锁存芯片，在这里一个作为位锁存，一个作为段锁存。
数码管这里采用的是共阴数码管，两个4位的数码管，合成一个8位的数码管。

CAN总线通讯电路

CAN总线收发节点设计 - 图14
根据实际的项目需求，CAN总线电路采用SJA1000作为CAN控制器，PCA82C250作为CAN总线收发器。
但因单独购买芯片没有相关渠道，转而选择集成化的CAN通讯模块。

主要器件选型

器件选型方面本着有现成的就使用现成的、能简单实现的功能就不做的复杂的原则。器件选型上可以分为两类：芯片类，其他电子器件类。

芯片类

51主控芯片STC90C516RD+
USB转串口芯片CH340G
AD采样芯片PCF8591
锁存器芯片74HC573
CAN通讯模块

其他器件

开关
按键
四位共阴数码管
晶振
供电USB接口
电阻、电容、二极管、LED

程序设计原理

程序框架

CAN总线收发节点设计 - 图15
整个程序框架包含了：main.c、display.c、i2c.c、uart.c、delay.c。
CAN总线收发节点设计 - 图16
主函数模块main.c，延时函数模块delay.c、数码管驱动函数模块display.c、i2c驱动函数模块i2c.c、串口通讯函数模块uart.c。相关函数都用.h文件进行封装，提供相关的接口，供主函数调用。

主函数模块main.c
  1. /*
  2.     Date:2022.03.22
  3.     Author:
  4.     Target:主函数
  5. */
  6. #include <reg52.h>                
  7. #include "i2c.h"
  8. #include "delay.h"
  9. #include "display.h"
  10. #include <uart.h>
  13. #define AddWr 0x90   //写数据地址 
  14. #define AddRd 0x91   //读数据地址
  16. extern bit ack;
  17. bit ReadADFlag;
  19. unsigned char VoltData[5]; //存储电压的全局变量,用于串口通讯
  21. unsigned char numback(unsigned char s);
  22. unsigned char ReadADC(unsigned char Chl);
  23. bit WriteDAC(unsigned char dat);
  24. /*------------------------------------------------
  25.               主程序
  26. ------------------------------------------------*/
  27. main()
  28. {
  29.  unsigned char num=0,num0=0,num1=0,num2=0,num3=0,i;
  30.  Init_Timer0();
  31.  DelayMs(20);
  33.  InitUART();
  35. while (1)         //主循环
  36.   {
  37.  if(ReadADFlag)
  38.   {
  39.   ReadADFlag=0; 
  40. //连续读5次，输入通道后多读几次，取最后一次值，以便读出稳定值
  41.  for(i=0;i<5;i++)
  42.     num0=ReadADC(0);
  43.   num0=num0*5*10/256;// x10表示把实际值扩大10，如4.5 变成 45 方便做下一步处理 x5 表示基准电压5V 
  44.   TempData[0]=dofly_DuanMa[num0/10]|0x80;  
  45.   TempData[1]=dofly_DuanMa[num0%10];
  47.  for(i=0;i<5;i++)
  48.    num1=ReadADC(1);
  49.  num1=num1*5*10/256;   // x10表示把实际值扩大10，如4.5 变成 45 方便做下一步处理
  50.  TempData[2]=dofly_DuanMa[num1/10]|0x80;    
  51.  TempData[3]=dofly_DuanMa[num1%10];
  53.  for(i=0;i<5;i++)
  54.     num2=ReadADC(2);
  55.  num2=num2*5*10/256;   // x10表示把实际值扩大10，如4.5 变成 45 方便做下一步处理
  56.  TempData[4]=dofly_DuanMa[num2/10]|0x80;    
  57.  TempData[5]=dofly_DuanMa[num2%10];
  59.  for(i=0;i<5;i++)
  60.      num=ReadADC(3);
  61.  num3=num3*5*10/256;   // x10表示把实际值扩大10，如4.5 变成 45 方便做下一步处理
  62.  TempData[6]=dofly_DuanMa[num3/10]|0x80;    
  63.  TempData[7]=dofly_DuanMa[num3%10];
  64.  //主循环中添加其他需要一直工作的程序
  66.  VoltData[0]=num0;
  67.  VoltData[1]=num1;
  68.  VoltData[2]=num2;
  69.  VoltData[3]=num3;
  70.  VoltData[4]=0xff;
  72.  SendStr1(VoltData);
  73.     DelayMs(240);//延时循环发送
  74.     DelayMs(240);
  75.    }
  76.  /*
  77.    SendStr1(VoltData);
  78.     DelayMs(240);//延时循环发送
  79.     DelayMs(240);
  80.  */
  81.   }
  82. }
  83. /*------------------------------------------------
  84.              读AD转值程序
  85. 输入参数 Chl 表示需要转换的通道，范围从0-3
  86. 返回值范围0-255
  87. ------------------------------------------------*/
  88. unsigned char ReadADC(unsigned char Chl)
  89.  {
  90.   unsigned char Val;
  91.    Start_I2c();               //启动总线
  92.    SendByte(AddWr);             //发送器件地址
  93.      if(ack==0)return(0);
  94.    SendByte(Chl);            //发送器件子地址
  95.      if(ack==0)return(0);
  96.    Start_I2c();
  97.    SendByte(AddRd);
  98.       if(ack==0)return(0);
  99.    Val=RcvByte();
  100.    NoAck_I2c();                 //发送非应位
  101.    Stop_I2c();                  //结束总线
  102.   return(Val);
  103.  }
  104. /*------------------------------------------------
  105.                写入DA转换数值
  106. 输入参数：dat 表示需要转换的DA数值，范围是0-255
  107. ------------------------------------------------*/
  108. /*bit WriteDAC(unsigned char dat)
  109. {
  110.    Start_I2c();               //启动总线
  111.    SendByte(AddWr);             //发送器件地址
  112.      if(ack==0)return(0);
  113.    SendByte(0x40);            //发送器件子地址
  114.      if(ack==0)return(0);
  115.    SendByte(dat);             //发送数据
  116.      if(ack==0)return(0);
  117.    Stop_I2c();  
  118. }*/
  121. ```c
  125. ##### 延时函数模块delay.c
  127. ```c
  128. /*
  129.     Date:2022.03.22
  130.     Author:
  131.     Target:提供延时
  132. */
  134. #include<delay.h>
  136. //uS延时函数，输入参数t，无返回值，延时时间=t*2+5 uS
  137. void DelayUs2x(unsigned int t)
  138. {
  139.     while(--t);
  140. }
  142. //mS延时函数，输入参数t,无返回值，延时时间1mS
  143. void DelayMs(unsigned int t)
  144. {
  145.     while(t--)
  146.     {
  147.         DelayUs2x(245);
  148.         DelayUs2x(245);
  149.     }
  150. }
  1. #ifndef _DELAY_H_
  2. #define _DELAY_H_
  3. void DelayUs2x(unsigned int t);
  4. void DelayMs(unsigned int t);
  5. #endif

数码管驱动函数模块display.c
  1. /*
  2.     Date:2022.03.22
  3.     Author:
  4.     Target:数码管驱动
  5. */
  7. #include<display.h>
  8. #include<delay.h>
  10. #define DataPort P0 //定义数据端口 程序中遇到DataPort 则用P0 替换
  11. //sbit LATCH1 = P2^0;//定义锁存使能端口 段锁存
  12. //sbit LATCH2 = P2^3;//                 位锁存
  13. extern bit ReadADFlag;//extern声明，不是定义，外部变量
  14. unsigned char code dofly_DuanMa[10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// 显示段码值0~9
  15. unsigned char code dofly_WeiMa[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分别对应相应的数码管点亮,即位码
  16. unsigned char TempData[8]; //存储显示值的全局变量
  18. /*
  19. 显示函数，动态扫描数码管，
  20. 参数FirstBit 表示需要显示的是第一位，比如0就是从第一个数码管显示，2就是从第三个数码管显示，
  21. 参数Num表示要显示的位数，也就是几个数码管显示，如要显示两位数，就应该输入2
  22. */
  23. void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num)
  24. {
  25.     static unsigned char i = 0;
  27.     DataPort=0;   //清空数据，防止有交替重影
  28.     LATCH1=1;     //段锁存
  29.     LATCH1=0;
  31.     DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit]; //取位码 
  32.     LATCH2=1;     //位锁存
  33.     LATCH2=0;
  35.     DataPort=TempData[i]; //取显示数据，段码
  36.     LATCH1=1;     //段锁存
  37.     LATCH1=0;
  39.     i++;
  40.     if(i==Num)
  41.         i=0;
  42. }
  44. /*  定时器初始化  */
  45. void Init_Timer0(void)
  46. {
  47.     TMOD |= 0x01;      //使用模式1，16位定时器，使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响
  48.     EA=1;            //总中断打开
  49.     ET0=1;           //定时器中断打开
  50.     TR0=1;           //定时器开关打开
  51. }
  53. /*  定时器中断子程序    */
  54. void Init_Timer0_isr(void) interrupt 1
  55. {
  56.     static unsigned int num;
  57.     TH0=(65536-2000)/256;          //重新赋值 高位 低位
  58.     TL0=(65536-2000)%256;         //可以理解成，提前减去2000，就是2ms倒计时
  60.     Display(0,8);       // 调用数码管扫描
  61.     num++;
  62.     if(num==50)        //中断50次，大致100ms
  63.     {
  64.         num = 0;
  65.         ReadADFlag=1;//AD标志位1
  66.     }
  67. }
  1. #include<reg52.h>
  3. #ifndef __DISPLAY_H__
  4. #define __DISPLAY_H__
  6. #define DataPort P0 //定义数据端口 程序中遇到DataPort 则用P0 替换
  7. sbit LATCH1=P2^2;//定义锁存使能端口 段锁存
  8. sbit LATCH2=P2^3;//               位锁存
  11. extern unsigned char TempData[8]; //存储显示值的全局变量
  12. extern unsigned char code dofly_DuanMa[10];
  14. void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);
  16. void Init_Timer0(void);
  18. #endif

i2c驱动函数模块i2c.c
  1. /*
  2.     Date:2022.03.22
  3.     Author:
  4.     Target:i2c驱动
  5. */
  7. #include <i2c.h>
  8. #include <delay.h>
  10. #define  _Nop()  _nop_()  //定义空指令 一个空指令大致为1us
  12. bit ack;
  14. sbit SDA=P2^1;//数据线
  15. sbit SCL=P2^0;//时钟线
  17. /*  启动i2c总线  */
  18. void Start_I2c()
  19. {
  20.   SDA=1;   //发送起始条件的数据信号
  21.   _Nop();
  22.   SCL=1;
  23.   _Nop();    //起始条件建立时间大于4.7us,延时
  24.   _Nop();
  25.   _Nop();
  26.   _Nop();
  27.   _Nop();    
  28.   SDA=0;     //发送起始信号
  29.   _Nop();    //起始条件锁定时间大于4μ
  30.   _Nop();
  31.   _Nop();
  32.   _Nop();
  33.   _Nop();       
  34.   SCL=0;    //钳住I2C总线，准备发送或接收数据
  35.   _Nop();
  36.   _Nop();
  37. }
  39. /*  关闭i2c总线 */
  40. void Stop_I2c()
  41. {
  42.   SDA=0;    //发送结束条件的数据信号
  43.   _Nop();   //发送结束条件的时钟信号
  44.   SCL=1;    //结束条件建立时间大于4μ
  45.   _Nop();
  46.   _Nop();
  47.   _Nop();
  48.   _Nop();
  49.   _Nop();
  50.   SDA=1;    //发送I2C总线结束信号
  51.   _Nop();
  52.   _Nop();
  53.   _Nop();
  54.   _Nop();
  55. }
  59. /*  
  60. 发送字节数据
  61. 将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对
  62. 此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0 假)     
  63. 发送数据正常，ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。
  64. */
  65. void  SendByte(unsigned char c)
  66. {
  67.  unsigned char BitCnt;
  69.  for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)  //要传送的数据长度为8位
  70.     {
  71.      if((c<<BitCnt)&0x80)   //把c左移7位，但c本身的值是不会变的
  72.         SDA=1;   //判断发送位
  73.        else  SDA=0;                
  74.      _Nop();
  75.      SCL=1;               //置时钟线为高，通知被控器开始接收数据位
  76.       _Nop(); 
  77.       _Nop();             //保证时钟高电平周期大于4μ
  78.       _Nop();
  79.       _Nop();
  80.       _Nop();         
  81.      SCL=0; 
  82.     }
  84.     _Nop();
  85.     _Nop();
  86.     SDA=1;               //8位发送完后释放数据线，准备接收应答位
  87.     _Nop();
  88.     _Nop();   
  89.     SCL=1;
  90.     _Nop();
  91.     _Nop();
  92.     _Nop();
  93.     if(SDA==1)
  94.     ack=0;     
  95.     else ack=1;        //判断是否接收到应答信号
  96.     SCL=0;
  97.     _Nop();
  98.     _Nop();
  99. }
  101. /*
  102. 接受字节数据
  103. 用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误(不发应答信号)，发完后请用应答函数。
  104. */
  105. unsigned char  RcvByte()
  106. {
  107.   unsigned char retc;
  108.   unsigned char BitCnt;
  110.   retc=0; 
  111.   SDA=1;             //置数据线为输入方式
  112.   for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)
  113.       {
  114.         _Nop();           
  115.         SCL=0;       //置时钟线为低，准备接收数据位
  116.         _Nop();
  117.         _Nop();      //时钟低电平周期大于4.7us
  118.         _Nop();
  119.         _Nop();
  120.         _Nop();
  121.         SCL=1;       //置时钟线为高使数据线上数据有效
  122.         _Nop();
  123.         _Nop();
  124.         retc=retc<<1;
  125.         if(SDA==1)retc=retc+1; //读数据位,接收的数据位放入retc中
  126.         _Nop();
  127.         _Nop(); 
  128.       }
  129.   SCL=0;    
  130.   _Nop();
  131.   _Nop();
  132.   return(retc);
  133. }
  135. /*----------------------------------------------------------------
  136.                      应答子函数
  137. 原型:  void Ack_I2c(void);
  139. ----------------------------------------------------------------*/
  140. /*void Ack_I2c(void)
  141. {
  143.   SDA=0;     
  144.   _Nop();
  145.   _Nop();
  146.   _Nop();      
  147.   SCL=1;
  148.   _Nop();
  149.   _Nop();              //时钟低电平周期大于4μ
  150.   _Nop();
  151.   _Nop();
  152.   _Nop();  
  153.   SCL=0;               //清时钟线，钳住I2C总线以便继续接收
  154.   _Nop();
  155.   _Nop();    
  156. }*/
  157. /*----------------------------------------------------------------
  158.                      非应答子函数
  159. 原型:  void NoAck_I2c(void);
  161. ----------------------------------------------------------------*/
  162. void NoAck_I2c(void)
  163. {
  165.   SDA=1;
  166.   _Nop();
  167.   _Nop();
  168.   _Nop();      
  169.   SCL=1;
  170.   _Nop();
  171.   _Nop();              //时钟低电平周期大于4μ
  172.   _Nop();
  173.   _Nop();
  174.   _Nop();  
  175.   SCL=0;                //清时钟线，钳住I2C总线以便继续接收
  176.   _Nop();
  177.   _Nop();    
  178. }
  185. /*----------------------------------------------------------------
  186.                     向无子地址器件发送字节数据函数               
  187. 函数原型: bit  ISendByte(unsigned char sla,ucahr c);  
  188. 功能:     从启动总线到发送地址，数据，结束总线的全过程,从器件地址sla.
  189.            如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
  190. 注意：    使用前必须已结束总线。
  191. ----------------------------------------------------------------*/
  192. /*bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c)
  193. {
  194.    Start_I2c();               //启动总线
  195.    SendByte(sla);             //发送器件地址
  196.      if(ack==0)return(0);
  197.    SendByte(c);               //发送数据
  198.      if(ack==0)return(0);
  199.   Stop_I2c();                 //结束总线
  200.   return(1);
  201. }
  202. */
  204. /*----------------------------------------------------------------
  205.                     向有子地址器件发送多字节数据函数               
  206. 函数原型: bit  ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,ucahr *s,unsigned char no);  
  207. 功能:     从启动总线到发送地址，子地址,数据，结束总线的全过程,从器件
  208.           地址sla，子地址suba，发送内容是s指向的内容，发送no个字节。
  209.            如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
  210. 注意：    使用前必须已结束总线。
  211. ----------------------------------------------------------------*/
  212. /*bit ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no)
  213. {
  214.    unsigned char i;
  215.  for(i=0;i<no;i++)
  216.     { 
  217.    Start_I2c();               //启动总线
  218.    SendByte(sla);             //发送器件地址
  219.      if(ack==0)return(0);
  220.    SendByte(suba);            //发送器件子地址
  221.      if(ack==0)return(0); 
  223.      SendByte(*s);            //发送数据
  224.        if(ack==0)return(0);
  225.      Stop_I2c();                  //结束总线
  226.      DelayMs(1);               //必须延时等待芯片内部自动处理数据完毕
  227.      s++;
  228.      suba++;
  229.     } 
  230.   return(1);
  231. }
  232. */
  233. /*----------------------------------------------------------------
  234.                     向无子地址器件读字节数据函数               
  235. 函数原型: bit  IRcvByte(unsigned char sla,ucahr *c);  
  236. 功能:     从启动总线到发送地址，读数据，结束总线的全过程,从器件地
  237.           址sla，返回值在c.
  238.            如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
  239. 注意：    使用前必须已结束总线。
  240. ----------------------------------------------------------------*/
  241. /*bit IRcvByte(unsigned char sla,unsigned char *c)
  242. {
  243.    Start_I2c();                //启动总线
  244.    SendByte(sla+1);            //发送器件地址
  245.      if(ack==0)return(0);
  246.    *c=RcvByte();               //读取数据
  247.      NoAck_I2c();              //发送非就答位
  248.      Stop_I2c();               //结束总线
  249.   return(1);
  250. }
  252. */
  253. /*----------------------------------------------------------------
  254.                     向有子地址器件读取多字节数据函数               
  255. 函数原型: bit  ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,ucahr *s,unsigned char no);  
  256. 功能:     从启动总线到发送地址，子地址,读数据，结束总线的全过程,从器件
  257.           地址sla，子地址suba，读出的内容放入s指向的存储区，读no个字节。
  258.            如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
  259. 注意：    使用前必须已结束总线。
  260. ----------------------------------------------------------------*/
  261. /*bit IRcvStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no)
  262. {
  263.    unsigned char i;
  265.    Start_I2c();               //启动总线
  266.    SendByte(sla);             //发送器件地址
  267.      if(ack==0)return(0);
  268.    SendByte(suba);            //发送器件子地址
  269.      if(ack==0)return(0);
  271.    Start_I2c();
  272.    SendByte(sla+1);
  273.       if(ack==0)return(0);
  275.   for(i=0;i<no-1;i++)
  276.     { 
  277.      *s=RcvByte();              //发送数据
  278.       Ack_I2c();                //发送就答位 
  279.      s++;
  280.     } 
  281.    *s=RcvByte();
  282.     NoAck_I2c();                 //发送非应位
  283.     Stop_I2c();                    //结束总线
  284.   return(1);
  285. }
  286. */
  2. #ifndef __I2C_H__
  3. #define __I2C_H__  
  5. #include <reg52.h>          //头文件的包含
  6. #include <intrins.h>
  8. #define  _Nop()  _nop_()        //定义空指令
  10. /*------------------------------------------------
  11.                     启动总线
  12. ------------------------------------------------*/
  13. void Start_I2c();
  14. /*------------------------------------------------
  15.                     结束总线
  16. ------------------------------------------------*/
  17. void Stop_I2c();
  18. /*----------------------------------------------------------------
  19.                  字节数据传送函数               
  20. 函数原型: void  SendByte(unsigned char c);
  21. 功能:  将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对
  22.      此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0 假)     
  23.      发送数据正常，ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。
  24. ------------------------------------------------------------------*/
  25. void  SendByte(unsigned char c);
  26. /*----------------------------------------------------------------
  27.                  字节数据传送函数               
  28. 函数原型: unsigned char  RcvByte();
  29. 功能:  用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误(不发应答信号)，
  30.      发完后请用应答函数。  
  31. ------------------------------------------------------------------*/    
  32. unsigned char  RcvByte();
  33. /*----------------------------------------------------------------
  34.                      应答子函数
  35. 原型:  void Ack_I2c(void);
  36. ----------------------------------------------------------------*/
  37. void Ack_I2c(void);
  38. /*----------------------------------------------------------------
  39.                      非应答子函数
  40. 原型:  void NoAck_I2c(void);
  41. ----------------------------------------------------------------*/
  42. void NoAck_I2c(void);
  43. /*----------------------------------------------------------------
  44.                     向无子地址器件发送字节数据函数               
  45. 函数原型: bit  ISendByte(unsigned char sla,ucahr c);  
  46. 功能:     从启动总线到发送地址，数据，结束总线的全过程,从器件地址sla.
  47.            如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
  48. 注意：    使用前必须已结束总线。
  49. ----------------------------------------------------------------*/
  50. bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c);
  52. /*----------------------------------------------------------------
  53.                     向有子地址器件发送多字节数据函数               
  54. 函数原型: bit  ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,ucahr *s,unsigned char no);  
  55. 功能:     从启动总线到发送地址，子地址,数据，结束总线的全过程,从器件
  56.           地址sla，子地址suba，发送内容是s指向的内容，发送no个字节。
  57.            如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
  58. 注意：    使用前必须已结束总线。
  59. ----------------------------------------------------------------*/
  60. bit ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no);
  62. /*----------------------------------------------------------------
  63.                     向无子地址器件读字节数据函数               
  64. 函数原型: bit  IRcvByte(unsigned char sla,ucahr *c);  
  65. 功能:     从启动总线到发送地址，读数据，结束总线的全过程,从器件地
  66.           址sla，返回值在c.
  67.            如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
  68. 注意：    使用前必须已结束总线。
  69. ----------------------------------------------------------------*/
  70. bit IRcvByte(unsigned char sla,unsigned char *c);
  71. /*----------------------------------------------------------------
  72.                     向有子地址器件读取多字节数据函数               
  73. 函数原型: bit  ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,ucahr *s,unsigned char no);  
  74. 功能:     从启动总线到发送地址，子地址,读数据，结束总线的全过程,从器件
  75.           地址sla，子地址suba，读出的内容放入s指向的存储区，读no个字节。
  76.            如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
  77. 注意：    使用前必须已结束总线。
  78. ----------------------------------------------------------------*/
  79. bit IRcvStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no);
  81. #endif

串口通讯函数模块uart.c
  1. #include <reg52.h> //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义                        
  2. #include "delay.h"
  3. #include <uart.h>
  5. //串口初始化    
  6.  void InitUART  (void)
  7. {
  9.     SCON  = 0x50;                // SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收  
  10.     TMOD |= 0x20;               // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit 重装
  11.     TH1   = 0xFD;               // TH1:  重装值 9600 波特率 晶振 11.0592MHz  
  12.     TR1   = 1;                  // TR1:  timer 1 打开                         
  13.     EA    = 1;                  //打开总中断
  14.     //ES    = 1;                  //打开串口中断
  15. }        
  19. //发送一个字节
  20. void SendByte1(unsigned char dat)
  21. {
  22.  SBUF = dat;
  23.  while(!TI);
  24.       TI = 0;
  25. }
  28. //发送一个字符串
  29. void SendStr1(unsigned char *s)
  30. {
  31.  while(*s!=0xff)// \0 表示字符串结束标志，通过检测是否字符串末尾
  32.   {
  33.   SendByte1(*s);
  34.   s++;
  35.   }
  36. }
  1. #ifndef __uart_H__
  2. #define __uart_H__  
  4. void InitUART  (void);
  6. void SendByte1(unsigned char dat);
  8. void SendStr1(unsigned char *s);
  10. #endif

上位机部分程序
  1. namespace 微机上位机
  2. {
  3.     public partial class Form1 : Form
  4.     {
  5.     //初始化
  6.         private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)            
  7.         {
  8.             comboBox1.Text = "COM1";
  9.             comboBox2.Text = "9600";
  10.             serialPort1.DataReceived += new System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventHandler(senddata);
  11.         }
  13.     //接受数据
  14.         private void senddata(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)
  15.         {
  16.             length = serialPort1.BytesToRead;   //获取缓冲区字节数
  17.             serialPort1.Read(R_data, 0, length);
  18.             this.Invoke(new EventHandler(display));
  19.         }
  21.     //显示数据
  22.         private void display(object sender, EventArgs e)
  23.         {
  24.             double[] sample = new double[8];
  25.             sample[0] = (Convert.ToDouble(R_data[0])) / 10;
  26.             sample[1] = (Convert.ToDouble(R_data[1])) / 10;
  27.             sample[2] = (Convert.ToDouble(R_data[2])) / 10;
  28.             sample[3] = (Convert.ToDouble(R_data[3])) / 10;
  29.             sample[4] = (Convert.ToDouble(R_data[4])) / 10;
  30.             sample[5] = (Convert.ToDouble(R_data[5])) / 10;
  31.             sample[6] = (Convert.ToDouble(R_data[6])) / 10;
  32.             sample[7] = (Convert.ToDouble(R_data[7])) / 10;
  34.             textBox1.Text = sample[0].ToString();
  35.             textBox2.Text = sample[1].ToString();
  36.             textBox3.Text = sample[2].ToString();
  37.             textBox4.Text = sample[3].ToString();
  38.             textBox5.Text = sample[0].ToString();
  39.             textBox6.Text = sample[1].ToString();
  40.             textBox7.Text = sample[2].ToString();
  41.             textBox8.Text = sample[3].ToString();
  42.             textBox9.Text = sample[4].ToString();
  43.             textBox10.Text = sample[5].ToString();
  44.             textBox11.Text = sample[6].ToString();
  45.             textBox12.Text = sample[7].ToString();
  46.             ovalShape1.FillColor = Color.LightGreen;
  47.             ovalShape2.FillColor = Color.LightGreen;
  48.             ovalShape3.FillColor = Color.LightGreen;
  49.             ovalShape4.FillColor = Color.LightGreen;
  50.             ovalShape5.FillColor = Color.LightGreen;
  51.             ovalShape6.FillColor = Color.LightGreen;
  52.             ovalShape7.FillColor = Color.LightGreen;
  53.             ovalShape8.FillColor = Color.LightGreen;
  54.             ovalShape9.FillColor = Color.LightGreen;
  55.             ovalShape10.FillColor = Color.LightGreen;
  56.             ovalShape11.FillColor = Color.LightGreen;
  57.             ovalShape12.FillColor = Color.LightGreen;
  59.         }
  61.     //开启串口
  62.         private void button1_Click_1(object sender, EventArgs e)
  63.         {
  64.             R_Flag = 1;
  65.             serialPort1.ReceivedBytesThreshold = 4;
  66.             serialPort1.RtsEnable = true;
  67.             if (serialPort1.IsOpen)
  68.             {
  69.                 try
  70.                 {
  71.                     timer1.Stop();
  72.                     serialPort1.Close();
  73.                     button1.Text = "打开串口";
  74.                 }
  75.                 catch
  76.                 {
  77.                     MessageBox.Show("端口错误", "Error");
  78.                     button1.Text = "关闭串口";
  79.                 }
  80.             }
  81.             else
  82.             {
  83.                 try
  84.                 {
  85.                     serialPort1.PortName = comboBox1.Text;
  86.                     serialPort1.BaudRate = Convert.ToInt16(comboBox2.Text, 10);
  87.                     serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.None;
  88.                     serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One;
  89.                     serialPort1.DataBits = 8;
  90.                     serialPort1.Open();
  91.                     timer1.Start();
  92.                     button1.Text = "关闭串口";
  93.                 }
  94.                 catch
  95.                 {
  96.                     MessageBox.Show("端口错误", "Error");
  97.                     serialPort1.Close();
  98.                     button1.Text = "打开串口";
  99.                 }
  100.             }
  101.         }
  103.     //配置报文长度
  104.         private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
  105.         {
  106.             serialPort1.ReceivedBytesThreshold = Convert.ToInt16(textBox13.Text, 10);
  107.         }
  109.     }
  110. }

关键程序设计

延时模块

12MHz晶振，一个指令周期大约是1μs，这里封装了两个函数，一个μs级别的，一个ms级别的。

  1. //uS延时函数，输入参数t，无返回值，延时时间=t*2+5 uS
  2. void DelayUs2x(unsigned int t)
  3. {
  4.     while(--t);
  5. }
  7. //mS延时函数，输入参数t,无返回值，延时时间1mS
  8. void DelayMs(unsigned int t)
  9. {
  10.     while(t--)
  11.     {
  12.         DelayUs2x(245);
  13.         DelayUs2x(245);
  14.     }
  15. }

数码管驱动模块

段码位码的的编写
  1. unsigned char code dofly_DuanMa[10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// 显示段码值0~9
  2. unsigned char code dofly_WeiMa[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分别对应相应的数码管点亮,即位码
  3. unsigned char TempData[8]; //存储显示值的全局变量

这里是使用到了一个小工具：段码值分别编写0-9的数值。
CAN总线收发节点设计 - 图17
位码则是8位，比如fd代表1111 1101
CAN总线收发节点设计 - 图18
使用的芯片属于锁存器，打开或者关闭制定锁存器，就可实现数据的显示。

定时器模块的调用
  1. /*  定时器初始化  */
  2. void Init_Timer0(void)
  3. {
  4.     TMOD |= 0x01;      //使用模式1，16位定时器，使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响
  5.     EA=1;            //总中断打开
  6.     ET0=1;           //定时器中断打开
  7.     TR0=1;           //定时器开关打开
  8. }
  10. /*  定时器中断子程序    */
  11. void Init_Timer0_isr(void) interrupt 1
  12. {
  13.     static unsigned int num;
  14.     TH0=(65536-2000)/256;          //重新赋值 高位 低位
  15.     TL0=(65536-2000)%256;         //可以理解成，提前减去2000，就是2ms倒计时
  17.     Display(0,8);       // 调用数码管扫描
  18.     num++;
  19.     if(num==50)        //中断50次，大致100ms
  20.     {
  21.         num = 0;
  22.         ReadADFlag=1;//AD标志位1
  23.     }
  24. }

定时器初始化，定时器有四个模式，这里选择模式1，十六位定时器/计数器。
CAN总线收发节点设计 - 图19
把数码管扫描函数，放到中断函数中，每隔100ms扫描一次。

i2c模块的编写

数据线，时钟线，主要参考时序图，什么时候开始发送数据，什么时候结束发送数据。一个空指令是1μs。

  1. /*  启动i2c总线  */
  2. void Start_I2c()
  3. {
  4.   SDA=1;   //发送起始条件的数据信号
  5.   _Nop();
  6.   SCL=1;
  7.   _Nop();    //起始条件建立时间大于4.7us,延时
  8.   _Nop();
  9.   _Nop();
  10.   _Nop();
  11.   _Nop();    
  12.   SDA=0;     //发送起始信号
  13.   _Nop();    //起始条件锁定时间大于4μ
  14.   _Nop();
  15.   _Nop();
  16.   _Nop();
  17.   _Nop();       
  18.   SCL=0;    //钳住I2C总线，准备发送或接收数据
  19.   _Nop();
  20.   _Nop();
  21. }
  23. /*  关闭i2c总线 */
  24. void Stop_I2c()
  25. {
  26.   SDA=0;    //发送结束条件的数据信号
  27.   _Nop();   //发送结束条件的时钟信号
  28.   SCL=1;    //结束条件建立时间大于4μ
  29.   _Nop();
  30.   _Nop();
  31.   _Nop();
  32.   _Nop();
  33.   _Nop();
  34.   SDA=1;    //发送I2C总线结束信号
  35.   _Nop();
  36.   _Nop();
  37.   _Nop();
  38.   _Nop();
  39. }

串口通讯模块的编写

发送字符串，要在最后设置一个校验位，就是告诉计算机，这次的数据发完了，停下吧。

  1. //发送一个字符串
  2. void SendStr1(unsigned char *s)
  3. {
  4.  while(*s!=0xff)// ff表示数据发完了
  5.   {
  6.   SendByte1(*s);
  7.   s++;
  8.   }
  9. }

主函数模块的数据数据处理

读取到的数据是一个0~256（二的八次方）之间的数，参考电压这里是5V，所以要把读取到的数带入公式中计算，然后分小数点前的数据，因为要在数码管显示，所以|0x80，加上小数点，小数点后直接保留就好。

  1. //连续读5次，输入通道后多读几次，取最后一次值，以便读出稳定值
  2.  for(i=0;i<5;i++)
  3.     num0=ReadADC(0);
  4.   num0=num0*5*10/256;// x10表示把实际值扩大10，如4.5 变成 45 方便做下一步处理 x5 表示基准电压5V 
  5.   TempData[0]=dofly_DuanMa[num0/10]|0x80;  
  6.   TempData[1]=dofly_DuanMa[num0%10];

通讯部分数据处理，十六进制的数据报文。

  1.  VoltData[0]=num0;
  2.  VoltData[1]=num1;
  3.  VoltData[2]=num2;
  4.  VoltData[3]=num3;
  5.  VoltData[4]=0xff;
  7. SendStr1(VoltData);
  8. DelayMs(240);//延时循环发送
  9. DelayMs(240);