《CAN总线技术与应用系统设计》根据作者龙志强、李晓龙、窦峰山、郝阿明10多年来从事CAN总线教学和科研实践经验编写而成，书中CAN总线基础的部分内容(主要为第2、3章)在作者编写的《现场总线控制网络技术》(机械工业出版社出版)中已经有部分介绍，考虑书稿内容的完整，本书引用并扩充了这些部分的内容。

《CAN总线技术与应用系统设计》根据作者龙志强、李晓龙、窦峰山、郝阿明多年来从事CAN总线教学和科研实践经验编写而成。在介绍CAN总线基本概念、技术规范基础上，介绍了CAN总线控制器SJA1000和典型CAN总线驱动器的应用，详细介绍了3种典型的具有CAN总线接口的微处理器及应用，重点对CAN总线与计算机的接口进行了分析与设计，论述了CAN总线的工程应用，给出了CAN总线的应用层协议，最后介绍了CAN总线的工程应用案例。书中所给出的相关原理图和示例程序可供读者应用时参考，这些资料已通过了实践验证。每章配有习题，以指导读者进行深入的学习。

《CAN总线技术与应用系统设计》不仅可供有关工程技术人员参考，也可作为自动化专业高年级本科生、相关专业控制类研究生的教材。

前言

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 现场总线概念 1

1.1.2 现场总线的产生 1

1.1.3 现场总线的技术特点 2

1.1.4 现场总线的技术标准 3

1.2 现场总线技术基础 4

1.2.1 数据通信技术基础 4

1.2.2 网络拓扑 12

1.2.3 网络的传输介质 14

1.2.4 网络传输的介质访问控制方式 17

1.2.5 现场总线通信模型 18

1.3 CAN总线基础知识 19

1.3.1 CAN总线的发展历程 19

1.3.2 CAN总线的通信方式 20

1.3.3 CAN总线的技术特点 21

1.4 本章小结 22

思考题与习题 22

第2章 CAN总线技术及其协议规范 23

2.1 CAN总线技术及其协议规范概述 23

2.2 CAN总线的系统构成 23

2.2.1 CAN总线的系统组成 24

2.2.2 CAN总线的拓扑结构 24

2.2.3 CAN总线的传输介质 26

2.3 CAN总线通信参考模型 26

2.4 CAN总线报文的传送 27

2.5 CAN总线报文的帧结构 28

2.6 CAN总线报文的编码、滤波和校验 33

2.7 CAN总线报文的优先级确定问题 34

2.7.1 CAN总线的仲裁过程 34

2.7.2 数据帧和远程帧的优先级 34

2.7.3 标准格式和扩展格式的优先级 34

2.8 CAN总线错误处理 35

2.9 CAN总线故障界定 35

2.9.1 故障界定方法 36

2.9.2 错误计数规则 36

2.10 CAN总线的位定时 37

2.11 CAN总线的位同步 38

2.12 本章小结 39

思考题与习题 39

第3章 CAN总线控制器SJA1000及其应用 41

3.1 SJA1000概述 41

3.2 SJA1000的内部结构及其控制模块 43

3.3 SJA1000基本模式下的寄存器 44

3.3.1 基本模式下的寄存器 44

3.3.2 基本模式下的控制寄存器 45

3.3.3 基本模式下的数据段寄存器 47

3.4 SJA1000扩展模式下的寄存器 48

3.4.1 扩展模式下的寄存器 48

3.4.2 扩展模式下的控制寄存器 54

3.4.3 扩展模式下的数据段寄存器 62

3.5 两种模式的公共寄存器 66

3.6 SJA1000的读写时序分析 71

3.7 基于51系列单片机的CAN智能节点设计 72

3.7.1 硬件设计 72

3.7.2 软件设计 73

3.8 本章小结 75

思考题与习题 75

第4章 典型CAN总线驱动器 76

4.1 CAN总线驱动器概述 76

4.2 CAN总线驱动器PCA82C250/251 76

4.2.1 PCA82C250/251的主要特性 77

4.2.2 PCA82C250/251的基本性能 77

4.2.3 PCA82C250/251的功能描述 79

4.2.4 PCA82C250/251的典型应用 80

4.3 高速CAN总线驱动器TJA1040 82

4.3.1 TJA1040的主要特性 82

4.3.2 TJA1040的基本性能 82

4.3.3 TJA1040的功能描述 84

4.3.4 TJA1040的典型应用 85

4.4 高速CAN总线驱动器TJA1050 86

4.4.1 TJA1050的主要特性 86

4.4.2 TJA1050的基本性能 86

4.4.3 TJA1050的功能描述 87

4.4.4 TJA1050的典型应用 88

4.5 几种典型的CAN总线驱动器的比较 89

4.5.1 应用方面的区别 90

4.5.2 引脚的区别 90

4.5.3 工作的模式区别 91

4.6 本章小结 92

思考题与习题 93

第5章 具有CAN总线接口的微处理器及应用 94

5.1 C8051F系列单片机的CAN接口及其应用 94

5.1.1 C8051F50X系列单片机介绍 94

5.1.2 C8051F50X内部CAN控制器介绍 95

5.1.3 C8051F50X内部CAN寄存器介绍 98

5.1.4 基于C8051F500 的CAN硬件设计 100

5.1.5 基于C8051F500的CAN软件设计 101

5.2 TMS320F28335 DSP的CAN接口及其应用 105

5.2.1 TMS320F28335介绍 105

5.2.2 TMS320F28335内部eCAN控制器介绍 106

5.2.3 TMS320F28335内部eCAN寄存器介绍 108

5.2.4 基于TMS320F28335的CAN硬件设计 113

5.2.5 基于TMS320F28335的CAN软件设计 114

5.3 基于ARM(r) CortexTM-M3内核的STM32F107微控制器CAN

 接口及其应用 118

5.3.1 STM32F107芯片介绍 118

5.3.2 STM32F107的CAN控制器概述 118

5.3.3 STM32F107的CAN控制器操作 120

5.3.4 基于STM32F107的CAN硬件设计 122

5.3.5 基于STM32F107的CAN软件设计 123

5.4 本章小结 125

思考题与习题 125

第6章 CAN总线与计算机的接口设计 126

6.1 PC-104总线CAN接口卡设计 126

6.1.1 PC-104总线介绍 126

6.1.2 硬件电路设计说明 128

6.1.3 PC-104接口卡软件设计 132

6.2 ISA总线CAN接口卡设计 142

6.2.1 ISA总线简介 142

6.2.2 硬件电路设计说明 143

6.2.3 ISA接口卡软件设计 148

6.3 PCI总线CAN接口卡设计 153

6.3.1 PCI总线简介 153

6.3.2 硬件电路设计说明 154

6.3.3 PCI接口卡软件设计 155

6.4 PC并行端口与CAN接口设计 166

6.4.1 PC并行端口简介 166

6.4.2 基于EPP模式的接口电路设计 169

6.4.3 并口接口卡软件设计 169

6.5 USB总线与CAN接口设计 180

6.5.1 USB总线简介 180

6.5.2 硬件电路设计说明 180

6.5.3 USB接口卡软件设计 181

6.6 以太网与CAN接口设计 191

6.6.1 以太网简介 191

6.6.2 硬件电路设计说明 192

6.6.3 以太网接口卡软件设计 194

6.7 本章小结 198

思考题与习题 198

第7章 CAN总线的工程应用问题 199

7.1 CAN总线的扩展模式功能分析 199

7.1.1 寄存器和RAM地址分配 199

7.1.2 错误处理功能 200

7.1.3 仲裁丢失捕捉功能 203

7.1.4 单次发送功能 203

7.1.5 自动位速率检测功能 204

7.1.6 仅听模式 204

7.1.7 CAN的自测试 204

7.2 CAN总线的滤波器配置问题 205

7.2.1 BasicCAN模式的验收滤波 205

7.2.2 PeliCAN模式的验收滤波 205

7.3 CAN总线的驱动问题 207

7.3.1 CAN接口的斜率控制功能 207

7.3.2 最大总线线路长度及节点数 209

7.3.3 总线终端和拓扑结构 214

7.4 CAN总线的实时性问题分析 219

7.4.1 CAN总线系统的实时性问题 219

7.4.2 CAN总线延时分析 219

7.4.3 CAN总线延时变化分析 223

7.4.4 实时性能提升策略 224

7.5 本章小结 225

思考题与习题 225

第8章 CAN总线的应用层协议 226

8.1 CAN总线的应用层协议概述 226

8.2 CANopen技术协议 226

8.2.1 对象字典 227

8.2.2 CANopen子协议 228

8.2.3 CANopen数据传输机制 228

8.3 DeviceNet协议 229

8.3.1 DeviceNet概述 229

8.3.2 DeviceNet对象模型 230

8.3.3 DeviceNet的连接方案 232

8.3.4 DeviceNet报文协议 233

8.4 CAN总线其他高层协议 234

8.4.1 CANaerospace协议 234

8.4.2 CANKingdom协议 234

8.4.3 SDS协议 235

8.5 CAN总线应用层协议对比研究 235

8.5.1 信息标识符分配系统 235

8.5.2 过程数据交换的特点 235

8.5.3 点对点通信信道 236

8.6 本章小结 236

思考题与习题 236

第9章 CAN总线的工程应用案例 237

9.1 CAN总线在汽车电子系统中的应用 237

9.1.1 汽车CAN总线技术方案 237

9.1.2 基于CAN总线的汽车远程故障诊断 238

9.2 CAN总线在工程机械中的应用 242

9.2.1 CAN总线在汽车起重机控制系统中的应用 242

9.2.2 CAN总线在混凝土摊铺机控制系统中的应用 243

9.3 CAN总线在轨道交通系统中的应用 244

9.3.1 CAN总线在轨道交通运行控制系统中的应用 244

9.3.2 CAN总线在内燃、电力机车的运行监控记录装置中的应用 246

9.3.3 CAN总线在轨道交通车辆制动控制系统中的应用 247

9.4 CAN总线在磁浮列车状态监测与故障诊断中的应用 248

9.4.1 CAN总线在中低速磁浮列车状态监测与诊断系统的应用 248

9.4.2 CAN总线在高速磁浮列车车载诊断系统的应用 250

9.5 CAN总线在工业控制中的典型应用 251

9.5.1 CAN总线在香烟包装机、卷接机生产线上的应用 251

9.5.2 CAN总线在隧道窑控制系统中的应用 253

9.5.3 CAN总线在网带窑控制系统中的应用 254

9.5.4 CAN总线在双变频卷染机控制系统中的应用 255

9.5.5 CAN总线在圆网印花机控制系统中的应用 256

9.6 本章小结 257

思考题与习题 257

参考文献 258