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CAN總線技術(shù)學(xué)習(xí)(一) CAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork,CAN)的簡稱,是德國BOSCH公司開發(fā),是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一,CAN總線已成為汽車計算機(jī)和嵌入式工控局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)總線。 為了全面了解CAN總線,需要先對其有個整體的概念,這中間還有一個小故事,一個應(yīng)屆畢業(yè)生到公司去應(yīng)聘,負(fù)責(zé)招聘的經(jīng)理問他:“你會哪方面的技術(shù)?”,畢業(yè)生說:“我會CAN總線”,經(jīng)理疑惑的問:“你會看什么總線?”。那么什么是CAN總線呢?首先CAN總線是一種串行總線,不是并行的,是用來傳輸電子數(shù)據(jù)的,就像串口總線、USB總線、以太網(wǎng)一樣;CAN總線是半雙工傳輸模式,發(fā)的時候不能收,收的時候不能發(fā);CAN總線使用雙線傳輸,一根定義為CAN_H,一根定義為CAN_L,使用差分信號傳輸(差分信號就是通過計算兩線壓差);CAN總線的波特率最高可達(dá)1Mbps,傳輸距離最遠(yuǎn)10公里,傳輸波特率和傳輸距離成反比,波特率越高有效傳輸距離越短;組網(wǎng)時總線兩端CAN_H和CAN_L之間要分別連接一個120歐的終端電阻(起吸收反射波、高頻抗干擾的作用)。那么CAN總線有什么優(yōu)勢呢?CAN總線作為現(xiàn)場總線只有兩根傳輸線,比以太網(wǎng)組網(wǎng)簡單,成本也低很多,在不需要大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)脑O(shè)備通訊上有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢;CAN總線使用差分信號和屏蔽線傳輸,抗干擾能力強(qiáng),數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定,因為在某點(diǎn)有干擾時兩根信號會被同步干擾,不會影響信號傳輸?shù)男畔?;CAN總線波特率最高可達(dá)1Mbps,傳輸速率相對串口快很多,同時總線協(xié)議中加入CRC校驗,相對于串口的奇偶校驗,數(shù)據(jù)安全性強(qiáng);CAN總線使用差分雙線傳輸,易于組網(wǎng),布線簡單;CAN總線通訊不分主從,網(wǎng)絡(luò)上每個設(shè)備都可以主動發(fā)送數(shù)據(jù);CAN總線協(xié)議應(yīng)用非破壞性逐位仲裁機(jī)制,即通過發(fā)送幀的幀ID的大小作為優(yōu)先級判斷網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)發(fā)送沖突,優(yōu)先級高的信息發(fā)送,優(yōu)先級低的數(shù)據(jù)停止發(fā)送,極大提供總線的利用率;CAN總線協(xié)議設(shè)置對發(fā)送的自動重發(fā)機(jī)制,當(dāng)發(fā)送監(jiān)測到發(fā)送沖突時,停止發(fā)送,等總線空閑后自動重發(fā);通過設(shè)置總線控制器中驗收寄存器和屏蔽寄存器,可以使節(jié)點(diǎn)在硬件層允許接收某些幀或屏蔽接收某些無用幀,節(jié)約單片機(jī)ECU接收和判斷處理的時間。綜上所述,CAN總線在設(shè)計成本、傳輸速率、傳輸穩(wěn)定性、傳輸安全性、易于組網(wǎng)以及總線協(xié)議完善設(shè)計方面的優(yōu)勢,使其在現(xiàn)代汽車、工控局域網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。CAN總線既然作為一種現(xiàn)場總線,用途就是在不同設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù),基本的邏輯框圖如圖1所示:圖1CAN總線邏輯框圖CAN總線通訊主要包括:主控制器(一般為單片機(jī))、CAN總線控制器(圖例為SJA1000,方框中為一個芯片器件)和收發(fā)器,主控制器初始化設(shè)置CAN總線控制器工作,CAN總線控制器為主要CAN總線邏輯器件,負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為總線協(xié)議串行信號和將收發(fā)器接收到的信號轉(zhuǎn)換為有效數(shù)據(jù),并屏蔽無效數(shù)據(jù),監(jiān)測故障錯誤并報告,收發(fā)器將CAN總線收發(fā)信號轉(zhuǎn)換成半雙工CAN總線差分信號。有的單片機(jī)將CAN控制器芯片功能集成在單片機(jī)中,如富士通MB90340系列、STM32f10x系列等。CAN總線組網(wǎng)的邏輯框圖如圖2所示:如圖所示,多個CAN總線節(jié)點(diǎn)通過差分信號連接到CAN總線網(wǎng)絡(luò)上,網(wǎng)絡(luò)兩端(CAN_H和CAN_L之間)分別連接一個120歐姆的終端電阻(吸收反射波,抗干擾)。各節(jié)點(diǎn)不分主從,都可以主動向總線上發(fā)送CAN信息,也可以設(shè)置CAN控制器的驗收屏蔽寄存器有選擇的接收總線上的信息。圖2CAN總線網(wǎng)絡(luò)框圖CAN總線技術(shù)學(xué)習(xí)(二) CAN總線信息以幀的形式傳輸,每個幀包括多個段:起始位SOF、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段、CRC校驗、確認(rèn)位、結(jié)束位等,各個段依次串行被傳輸?shù)娇偩€上。起始位、CRC校驗、確認(rèn)位和結(jié)束位由控制器硬件自動生成,軟件可以配置仲裁段、控制段和數(shù)據(jù)段的內(nèi)容。每個CAN幀最多發(fā)送數(shù)據(jù)段長度為8個字節(jié)即64位。 CAN總線協(xié)議有兩種:CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議,CAN2.0A支持幀ID為11位的標(biāo)準(zhǔn)幀,CAN2.0B協(xié)議支持幀ID為11位的標(biāo)準(zhǔn)幀和幀ID為29位的擴(kuò)展幀,如圖1和圖2所示。圖1CAN標(biāo)準(zhǔn)幀圖2CAN擴(kuò)展幀 下面解釋幾個CAN總線問題:位填充:上述圖中都提到位填充的問題,即當(dāng)發(fā)送的一幀CAN信息中出現(xiàn)連續(xù)5個相同位時,控制器會自動填充一個相反的位進(jìn)去,控制器接收一幀CAN信息時發(fā)現(xiàn)5個相同的位,也會自動把其后的一個翻轉(zhuǎn)位去掉。那么可能我們會問為什么要做這種看似無用的操作呢?因為CAN總線通訊屬于異步通訊,雖然通訊雙方約定設(shè)定相同的波特率通訊,但是每一位(bit)的寬度也不可能絕對相同,多個相同的位累積起來可能出現(xiàn)較大的誤差,造成接收信息出錯,那么如何解決這個問題呢?CAN協(xié)議中規(guī)定在位跳轉(zhuǎn)時要做同步補(bǔ)償,那么這樣可以消除多個位累積造成的錯誤,但是如果CAN幀信息連續(xù)出現(xiàn)多個0或1,接收方?jīng)]辦法監(jiān)測到翻轉(zhuǎn)位,不能做出正確的補(bǔ)償,可能導(dǎo)致發(fā)送方發(fā)了10位0,接收方監(jiān)測出11個0出來的情況出現(xiàn),所以當(dāng)發(fā)送方連續(xù)發(fā)送5個0時,要位填充一個1進(jìn)去,然后再發(fā)送下面的位,而接收方接收到5個0后接收到下面的1可以做出相應(yīng)的同步補(bǔ)償,同時要丟棄這個填充位。按照CAN協(xié)議規(guī)定如果在CAN信息中接收到連續(xù)6個以上的相同位被認(rèn)為是錯誤信息,CAN控制器錯誤計數(shù)加1。 CAN協(xié)議:如上圖所示,標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識符(幀ID)有11位,擴(kuò)展幀標(biāo)識符(幀ID)有29位,CAN2.0B協(xié)議也兼容CAN2.0A協(xié)議,可以同時識別標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀。標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀的區(qū)別在于IDE位,IDE為0時表示標(biāo)準(zhǔn)幀,IDE為1時表示擴(kuò)展幀。 CAN信號:CAN總線使用一對差分信號通訊,即CAN_H和CAN_L,通過識別它們的壓差獲取0或1的信息,上電后兩個信號對地都會有一定的電壓,即V_CANH和V_CANL,通過判斷V_CANH-V_CANL識別信息,總線信號分為顯性(壓差為1V以上,也即數(shù)字0)和隱性(壓差小于0.5V,也即數(shù)字1)。一般在沒有數(shù)據(jù)通訊時V_CANH和V_CANL都為2.5V,所以CAN總線默認(rèn)為沒有壓差(隱性,數(shù)字1),當(dāng)有起始位SOF(數(shù)字0,顯性)時每個網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)都能監(jiān)測到,準(zhǔn)備接收信息,如圖3所示。圖3CAN總線電壓示意圖 逐位仲裁機(jī)制:CAN節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息都會被自己接收并判斷。當(dāng)CAN總線上兩個節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送CAN信息時,CAN節(jié)點(diǎn)也會比較自己發(fā)送的數(shù)據(jù)和接收的數(shù)據(jù)是否一致,由于CAN信號有顯性(數(shù)字0,壓差大于1V)和隱性(數(shù)據(jù)1,壓差小于0.5V)兩種,當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送0而另一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送1時,總線表現(xiàn)為顯性0,那么發(fā)送1的節(jié)點(diǎn)監(jiān)測到后知道發(fā)送總線沖突,自動退出發(fā)送,所以可以看出,CAN總線信息小的優(yōu)先級高。通過這種方式可以實現(xiàn)非破壞性逐位仲裁,優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)正常發(fā)送,不受任何影響。CAN總線技術(shù)學(xué)習(xí)(三) CAN控制器比較通用的是SJA1000T,收發(fā)器使用比較多的是TAJ1050或82C250,學(xué)習(xí)CAN總線首先需要準(zhǔn)備一塊開發(fā)板,現(xiàn)在CAN總線開發(fā)板很多,一般都是單片機(jī)帶CAN控制器和收發(fā)器的方式。各種接口的CAN設(shè)備也很多,USB接口、PCI接口,智能非智能的很多種,相對而言,廣州周立功的產(chǎn)品種類多,軟件兼容性高,可以參考使用。 學(xué)習(xí)CAN軟件開發(fā),首先就是要熟悉CAN控制器的寄存器配置,不同的CAN控制器寄存器不同,如何設(shè)置也不同,市面上通用的就是SJA1000T的控制器,芯片中文資料可在網(wǎng)上下載,網(wǎng)上也有很多軟件例程,學(xué)習(xí)起來相對容易。對于一些集成CAN控制器的單片機(jī)來說,CAN寄存器控制一般都不同,總體來說主要包括三部分:初始化、接收(中斷)、發(fā)送,流程圖分別如圖1、2、3所示。圖1CAN初始化流程圖2CAN發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖3中斷接收流程 對于CAN總線控制器初始化,主要設(shè)置:通訊波特率、驗收寄存器、屏蔽寄存器及濾波方式、設(shè)置中斷使能等,對于SJA1000首先要設(shè)置模式寄存器,還要設(shè)置輸出控制寄存器等。SJA1000支持兩種模式:BasicCAN模式(只支持標(biāo)準(zhǔn)幀)和PeliCAN模式(支持標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀),在使用兩種模式前需要先在模式寄存器中設(shè)置,默認(rèn)是BasicCAN,因為兩種模式下寄存器的地址和含義有區(qū)別。

論大學(xué)生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進(jìn)行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ),積累越厚實,寫作就越有基礎(chǔ),文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累,胸?zé)o點(diǎn)墨,怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學(xué)生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看,大學(xué)生的寫作能力較為欠缺。一、大學(xué)生應(yīng)用文寫作能力的定義那么,大學(xué)生的寫作能力究竟是指什么呢?葉圣陶先生曾經(jīng)說過,“大學(xué)畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌,但是一定要寫工作和生活中實用的文章,而且非寫得既通順又扎實不可。”對于大學(xué)生的寫作能力應(yīng)包含什么,可能有多種理解,但從葉圣陶先生的談話中,我認(rèn)為:大學(xué)生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學(xué)寫作能力,而前者是必須的,后者是“不一定”要具備,能具備則更好。眾所周知,對于大學(xué)生來說,是要寫畢業(yè)論文的,我認(rèn)為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學(xué)生寫作能力的體現(xiàn),也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學(xué)生個人還是對于院系和學(xué)校來說,都是十分重要的。如何提高本科畢業(yè)論文的質(zhì)量和水平,就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學(xué)生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關(guān)注,并且提出對策去實施解決。二、造成大學(xué)生應(yīng)用文寫作困境的原因:(一)大學(xué)寫作課開設(shè)結(jié)構(gòu)不合理。就目前中國多數(shù)高校的學(xué)科設(shè)置來看,除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設(shè)寫作的系列課程外,其他專業(yè)的學(xué)生都只開設(shè)了普及性的《大學(xué)語文》課。學(xué)生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù),而我們的課程設(shè)置僅把這一任務(wù)交給了大學(xué)語文教師,可大學(xué)語文教師既要在有限課時時間內(nèi)普及相關(guān)經(jīng)典名著知識,又要適度提高學(xué)生的鑒賞能力,且要教會學(xué)生寫作規(guī)律并提高寫作能力,任務(wù)之重實難完成。(二)對實用寫作的普遍性不重視?!按髮W(xué)語文”教育已經(jīng)被嚴(yán)重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠,而是呈現(xiàn)出全民學(xué)英語的大好勢頭。中小學(xué)如此,大學(xué)更是如此。對我們的母語中國語文,在大學(xué)反而被漠視,沒有相關(guān)的課程的設(shè)置,沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實踐訓(xùn)練。這其實是國人的一種偏見。應(yīng)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個人學(xué)問很大,會寫小說、詩歌、戲劇等,但如果不曉得應(yīng)用文寫作的特點(diǎn)和方法,他就寫不好應(yīng)用文。(三)部分大學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。很多非中文專業(yè)的大學(xué)生對寫作的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練都只是集中在《大學(xué)語文》這一門課上,大部分學(xué)生只愿意被動地接受大學(xué)語文老師所講授的文學(xué)經(jīng)典故事,而對于需要學(xué)生動手動腦去寫的作文,卻是盡可能應(yīng)付差事,這樣勢必不能讓大學(xué)生的寫作水平有所提高。(四)教師的實踐性教學(xué)不強(qiáng)。學(xué)生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù),但在教學(xué)中有不少教師過多注重理論知識,實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)卻往往被忽視。理論講了一大堆,但是實踐卻幾乎沒有,訓(xùn)練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強(qiáng)的實踐操作,學(xué)習(xí)理論固然必不可少,但是閱讀方法和寫作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因,我們的大學(xué)生的寫作水平著實令人堪憂,那么如何走出這一困境,筆者提出一些建議,希望能對大學(xué)生寫作水平的提高有所幫助。三、提高大學(xué)生應(yīng)用寫作能力的對策(一)把《應(yīng)用寫作》課設(shè)置為大學(xué)生的必修課。在中國的每一所大學(xué),《應(yīng)用寫作》應(yīng)該成為大學(xué)生的必修課。因為在這個被某些人形容為實用主義、功利主義甚囂塵上的時代,也是個人生存競爭最激烈的時代,人們比任何時代都更需要學(xué)會寫作實用性的文章,比如職場競爭中的求職信,生活中的財經(jīng)文書、法律文書等,以提高個人的生存競爭能力。(二)端正大學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。首先,要讓大學(xué)生充分認(rèn)識到實用寫作課的重要性,這門課關(guān)乎到他人生的每一個方面,諸如就職,求愛,理財,人際交往等,是他終生都需要使用的一些基礎(chǔ)性的知識,也是他必備的一項生存技能。其次,實用寫作有它自身的規(guī)律和方法。它不是你想怎樣寫都行的,它有嚴(yán)格的格式性的要求,所以需要系統(tǒng)的研究學(xué)習(xí)。最后,實用寫作課的實踐性非常強(qiáng),所以學(xué)生們不能只學(xué)不練,并且要克服手懶的壞習(xí)慣,勤學(xué)勤練,為今后的工作生活打好基礎(chǔ)。(三)注重實踐課的訓(xùn)練。要提高大學(xué)生的實用寫作能力,那么實踐寫作環(huán)節(jié)是必不可少的。要想使學(xué)員真正具備實用寫作能力,必須重視實用寫作訓(xùn)練,力求使理論講授與寫作訓(xùn)練互相緊扣進(jìn)行。教師在授課過程中,應(yīng)該把理論教學(xué)的部分適當(dāng)壓縮,把更多的時間用來實踐訓(xùn)練。在訓(xùn)練之前,可以通過對優(yōu)秀案例的精講分析,讓學(xué)生掌握基本的寫作規(guī)律,然后趁熱打鐵,讓學(xué)生立即開始寫作訓(xùn)練,最后通過大家互評,教師點(diǎn)評的方式,起到舉一反三的作用,讓學(xué)生知道應(yīng)該如何寫,還要寫出來,并且知道寫得怎么樣。此外,在教學(xué)上,教師也可以與學(xué)生一起探討如何學(xué)習(xí),如《實用寫作》這門課程,如何上,怎樣上,都可以讓學(xué)生參與進(jìn)來,讓學(xué)生編制一些案例,在課堂上與大家分享,一起討論。這樣,一方面調(diào)動大家的學(xué)習(xí)熱情,另一方面,又提高他們綜合分析能力。學(xué)生只有在實踐中才能真正掌握和把握實用寫作的技巧和方法。(四)大學(xué)寫作教師要加強(qiáng)自身能力的提高。要提高大學(xué)生的實用寫作能力,那么作為教練員的大學(xué)寫作教師就應(yīng)該具備更高的

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