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第1章 大中型分布式控制网络系统的发展1

1.1控制网络的发展简史1

1.2控制系统的发展2

1.3现场总线的定义和技术特点2

1.4几种有影响的现场总线3

1.4.1 CAN总线4

1.4.2 PROFIBUS总线4

1.4.3 LON总线4

1.4.4基金会现场总线5

1.4.5 RS-485、RS-422和RS-232总线5

1.5 CAN总线与其他总线性能的比较6

1.5.1 CAN总线与DCS、PLC控制系统比较6

1.5.2 CAN总线与RS-485总线比较7

1.5.3专用和通用CAN总线系统性能比较7

1.6 CAN总线的发展前景和应用实例简介8

1.6.1拉西瓦水电站高边坡监控系统设计8

1.6.2辊道陶瓷窑应用实例12

1.6.3 CAN总线在汽车电子中的应用14

第2章 CAN总线技术规范17

2.1控制系统的发展和技术特点17

2.2 CAN总线的相关概念18

2.3 CAN总线的特性20

2.4 CAN总线的分层结构21

2.5 CAN总线的报文传输22

2.6 CAN总线的位数值表示25

2.7 CAN总线的传输距离与位速率26

2.8多节点接收26

2.9数据安全性27

2.10非破坏性的基于优先权的总线仲裁28

第3章 带有CAN总线控制器的MCU30

3.1 CIP-51模块特性30

3.2 CIP-51微控制器33

3.2.1存储器组织34

3.2.2特殊功能寄存器35

3.2.3 FLASH存储器36

3.2.4外部数据存储器和片内XRAM38

3.3时序41

3.4时钟系统43

3.4.1时序与时钟43

3.4.2设计和使用时钟时应考虑的诸多问题44

3.4.3时钟控制寄存器44

3.4.4振荡器举例45

3.5复位电路46

3.5.1复位原理46

3.5.2复位源47

3.6中断系统49

3.7电源管理51

3.8 JTAG原理52

3.9在线实时自编程的原理和实现方案53

第4章 CAN总线控制器和通信设计57

4.1 CAN控制器的组成和工作模式58

4.1.1 CAN控制器的功能概述58

4.1.2 C8051F的控制器局域网58

4.1.3 CAN控制器的工作模式59

4.2 CAN特殊功能寄存器的分类63

4.2.1 CAN控制器协议寄存器63

4.2.2消息对象接口寄存器63

4.2.3消息处理器寄存器63

4.2.4 CIP-51MCU特殊功能寄存器64

4.3 CAN特殊功能寄存器的详细功能说明65

4.3.1 CAN控制寄存器（索引号：0x00）65

4.3.2状态寄存器（索引号：0x01）66

4.3.3错误寄存器（索引号：0x02）68

4.3.4位定时寄存器（索引号：0x03）68

4.3.5测试寄存器（索引号：0x05）68

4.3.6 BRP扩展寄存器（索引号：0x06）69

4.3.7消息接口寄存器组69

4.3.8消息处理寄存器74

4.4 CAN总线在通信方面的应用77

4.5传输对象的配置80

4.6更新传输对象80

4.7接收对象的配置81

4.8接收消息的处理81

4.9先入先出FIFO缓冲器的设置82

4.10利用FIFO缓存的消息接收82

4.11中断的控制83

4.12位时序的配置83

4.12.1位时和位率83

4.12.2位时序参数的计算84

4.12.3位时序实例85

4.13 CAN通信程序软件设计87

4.13.1系统初始化和交叉开关引脚分配87

4.13.2 CAN初始化和位定时设置90

4.13.3系统CAN初始化程序92

4.13.4与CAN有关的其他程序92

4.14 CAN综合实例95

第5章 远程通信网络搭建及实验设计107

5.1远程有线通信网络中等效电路的分析和通信测试平台的设计107

5.1.1多机测试平台的组建107

5.1.2上位机通信软件的设计108

5.1.3传输线的概述109

5.1.4传输线的物理模型和电路方程110

5.2调试实验及结果分析111

5.2.1单节点全速发送报文性能分析112

5.2.2多节点远程通信结果分析113

5.2.3多主通信方式的原理分析及实验结果115

5.3 CAN总线远程控制网络的性能总结118

第6章 CAN总线主节点和底层模块设计120

6.1 CAN总线主节点的设计及分析120

6.1.1 USB的功能和设计120

6.1.2硬件的电路设计123

6.1.3 CAN总线收发器SN65HVD251125

6.1.4双通道数字隔离器ADuM 1201芯片125

6.1.5 CP2101的特性和工作原理126

6.1.6主节点的其他电路128

6.2底层通信测量节点的设计及分析128

6.2.1底层节点的功能128

6.2.2 A/D转换模块设计129

6.2.3恒流源和放大器131

6.2.4继电器的选通133

6.2.5底层节点的系统软件设计137

6.3独立CAN总线控制器的智能节点设计及分析144

6.3.1独立CAN总线控制器（SJA1000）144

6.3.2智能测控节点146

6.3.3 C8051F350微控制器147

6.3.4 MCP2515148

6.3.5配置寄存器151

6.3.6 C8051F350和串MCP2515 CAN控制器芯片通信的流程152

6.3.7 SN65HVD230型CAN总线收发器154

6.3.8串行实时时钟芯片S-3530A155

第7章 分布式控制系统设计和控制算法157

7.1陶瓷窑控制系统的现状和发展目标157

7.1.1陶瓷窑控制系统的现状157

7.1.2陶瓷窑控制系统的控制方法159

7.2陶瓷窑现场总线专用成套控制系统160

7.2.1对数据传输实时性问题的研究161

7.2.2陶瓷窑单元模块的设计165

7.3陶瓷窑的控制算法设计165

7.3.1陶瓷窑智能温度控制单元165

7.3.2窑内氧含量控制单元167

7.3.3窑内压力控制单元169

7.4提高陶瓷产品质量的控制、优化与专家系统170

第8章 CAN总线中继器及网关设计173

8.1中继器的产生背景173

8.2 CAN总线中继器的设计174

8.3单个MCU的CAN中继器硬件设计要求177

8.3.1单个MCU中继器硬件的电路原理177

8.3.2单个MCU中继器程序的总体设计178

8.3.3中继器的调试与结果分析186

8.3.4部分源程序188

8.4双MCU的CAN总线中继器的硬件设计203

8.4.1 CAN总线中继器的外围芯片介绍203

8.4.2 CAN总线中继器的传输模块204

8.4.3双MCU间的SPI连线设计205

8.5双MCU的CAN总线中继器软件206

8.5.1 CAN总线中继器所在系统介绍206

8.5.2通信协议207

8.5.3中继器的源程序208

8.6 CAN-LIN网关的设计与实现216

8.6.1 CAN-LIN网关的硬件设计216

8.6.2 CAN-LIN网关的电路设计221

8.6.3 CAN-LIN网关的软件设计223

8.7工业以太网控制技术及与CAN总线的连接227

8.7.1 工业以太网控制技术227

8.7.2 CAN总线与工业以太网的连接229

第9章 大型CAN总线控制系统实例232

9.1拉西瓦水坝高边坡CAN总线控制系统232

9.1.1自动化监测系统的监测内容232

9.1.2自动化监测系统的特点232

9.1.3自动化监控系统的设计原则233

9.1.4自动化监控系统的网络结构及功能233

9.1.5自动化监测系统的软件管理性能236

9.1.6仪器编号设想237

9.1.7拉西瓦右岸边坡远程监控系统的体系结构239

9.1.8其他技术问题设计241

9.2 LAMOST小焦面控制系统248

9.2.1采用CAN总线的有线驱动方式的小焦面系统249

9.2.2采用CAN总线的无线驱动方式的小焦面系统257

第10章 CAN总线控制系统的上层软件功能模块260

10.1数据库的管理特点260

10.2数据库的结构设计261

10.3软件的功能结构框图设计262

10.4利用Visual C++开发语言对数据库进行开发265

10.4.1 Visual C++开发数据库的优势265

10.4.2 Visual C++提供的数据库访问技术265

10.5 ADO技术介绍266

10.5.1 ADO历史回顾266

10.5.2 ADO特点概述266

10.5.3 ADO数据模型267

10.5.4 ADO中的常用对象268

10.6 ADO技术访问数据库在Visual C++中的具体实现272

10.6.1函数封装272

10.6.2 ADO的使用273

10.7输出数据库报表274

10.8上层软件的功能实现276

10.9人机交互的整体设计277

10.9.1用户管理设计279

10.9.2出线图管理设计281

10.10串口管理设计287

附录A拉西瓦水坝边坡信息管理系统的安装与配置288

A.1软件介绍288

A.2操作结果提示310

A.3上层管理软件开发文档312

A.4 Frame-Doc-View框架说明315

A.5对话框说明322

A.6报表说明340

A.7绘图说明343

附录B C8051 F040片内特殊寄存器SFR345

主要参考文献351