（论文 字数：27850 页数：72）摘 要：CAN总线作为一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，属于现场总线的范畴。CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行、分散仲裁以及广播通信等特点，因此CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息不分主次，实现各节点间的自由通信。CAN总线协议已被国际标准化组织认证，技术比较成熟，性价比高。 本论文在研究CAN通信协议之后，给出了一种基于MCP2510控制器的CAN智能节点的设计方法。论文首先详细介绍了基于MCP2510控制器的CAN智能节点的硬件电路的实现，对硬件电路中可能会遇到的问题给出了说明；其次对IAR Embedded Workbench编译环境进行了简单介绍，描述了MCP2510.h的各个函数的功能及设计了ms级的延时程序，并给出了该智能节点的环回模式和正常模式的软件设计流程；论文最后完成了上位机测试软件的设计，并给出了波特率计算软件的设计原因和设计思路。

关键词：CAN总线,智能节点,MCP2510, 设计

ABSTRACT ：The Controller Area Network (CAN), as a serial communications net supporting distributed control and real-time control effectively, is a kind of field bus. The CAN bus is of multi-master competition bus structure and it runs with multi-master, dispersedly arbitrates and broadcast communication. When the bus is free, any unit may start to transmit a message to other nodes, no primary and secondary, completing free communication between every node. The CAN bus technology is mature and with high cost performance, so it is authenticated by ISO.
This paper shows a designing method of CAN intelligent node based on MCP2510 controller, after researching the CAN communication protocol. First, this paper introduces the implementing method of hardware circuit of the CAN intelligent node, and emphasizes the problems possibly coming forth. Secondly, IAR Embedded Workbench compiling environment is introduced briefly, and the functions in MCP2510.h are introduced, and ms level delay program is designed, and the software design flow of the intelligent node working in loop-back mode and normal mode. Finally, the PC test software is designed, and the reason and idea of designing the baud rate calculating software is introduced.

Keywords: CAN bus; Intelligent node; MCP2510; Design

目 录
1 绪论 1
1.1 本课题的目的和意义 1
1.2煤矿安全监控系统现状分析 2
1.3系统解决方案 2
1.4 论文结构 3
2 CAN总线的通信协议 5
2.1 CAN节点的层结构 5
2.2 CAN总线的通信协议简介 7
2.2.1 标准数据帧 7
2.2.2 扩展数据帧 8
2.2.3 远程帧 9
2.2.4 错误帧 10
2.2.5 过载帧 11
2.2.6 帧间间隔 12
3 CAN智能节点的硬件电路的设计 13
3.1 CAN总线的系统构成 13
3.1.1 CAN接口卡 13
3.1.2 CAN智能节点 15
3.2 电源电路的设计 16
3.2.1 5V电源及3.3V电源电路 16
3.2.2 电源隔离电路设计 18
3.3 单片机外围电路的设计 18
3.3.1 MSP43012X单片机简介 18
3.3.2系统时钟的设置 20
3.3.3 USART功能模块 21
3.3.4 单片机电路的设计 22
3.4 CAN控制器外围电路的设计 23
3.4.1 MCP2510的简介 23
3.4.2 SPI指令 25
3.4.3 工作模式 27
3.4.4 MCP2510外围电路设计 28
3.5 光藕外围电路设计 28
3.6 CAN收发器外围电路设计 29
4 CAN智能节点的软件设计 30
4.1 IAR Embedded Workbench简介 30
4.2 MCP2510头文件的设计 32
4.3 延时子程序的设计 33
4.4 主程序设计 33
4.4.1 环回模式下主程序的设计 33
4.4.2 正常模式下主程序的设计 35
5 上位机测试软件及波特率计算软件的设计 36
5.1上位机测试软件的设计 36
5.1.1 通信控件MSComm 36
5.1.2 上位机测试软件设计 37
5.2波特率计算软件的设计 38
6 结论 42
6.1 本课题所做的工作 42
6.2 存在的问题及改进方案 42
致 谢 43
参考文献 44
翻译部分 45
中文译文 45
英文原文 50 

1 绪论
1.1 本课题的目的和意义
能源工业是我们国家经济发展的命脉所在，尤其是近年来，随着石油资源的紧张、石油价格的飚升，煤炭行业的重要性和不可替代性也日益凸现。我国富煤贫油少气的能源资源特点和经济发展阶段也决定了煤炭仍是我国的主要能源。根据预测，到2020年，煤炭占一次能源消费的比重会呈缓慢下降趋势，由2005年的68％下降到2020年的55％左右，但煤炭在我国的能源结构中仍处于主导地位。因此在今后相当长的一段时间内，煤炭将处于能源消费的主导地位而不会动摇，发展煤炭事业是关系到国计民生的大事。