SHARC DSP與SJA1000的CAN總線(xiàn)接口設(shè)計(jì)

本文討論了DSP與CAN控制器SJA1000的總線(xiàn)接口的差別，提出了SJA1000和SHARC系列DSP接口設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單方法和通用方法。測(cè)試表明，這種方法的穩(wěn)定性好，傳輸效率高。
關(guān)鍵詞: SHARC DSP; SJA1000; CAN現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)

引言
當(dāng)前，有一些微處理器將CAN控制器嵌入到系統(tǒng)之中，但是仍有大量人們比較熟悉的微處理器并不帶有CAN控制器。采用微處理器和CAN控制器組合的設(shè)計(jì)成為必要，而且，CAN控制器具有完成CAN總線(xiàn)通信協(xié)議所要求的全部必要功能，因此，CAN控制器與其它微處理器的接口設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)CAN總線(xiàn)系統(tǒng)的首要工作。本文重點(diǎn)介紹以SHARC DSP為核心的、基于SJA1000的CAN總線(xiàn)接口設(shè)計(jì)。

圖1 SJA1000和CAN總線(xiàn)的連接

圖2 ADSP21062和SJA1000的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)圖

圖3 基于CPLD的ADSP21062和SJA1000設(shè)計(jì)圖

圖4 CPLD的邏輯圖

SJA1000簡(jiǎn)介
SJA1000是一種獨(dú)立的CAN控制器，用于移動(dòng)目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)。它是Philips公司早期CAN控制器PCA82C200(Basic CAN)的替代品，而且增加了一種新的工作模式(PeliCAN)，這種模式支持具有很多新功能的CAN2.0B協(xié)議。

SJA1000與微處理器的接口主要由8根數(shù)據(jù)和地址分時(shí)復(fù)用線(xiàn)完成：AD0~AD7、ALE/AS、、/E、、、MODE和，其中MODE為接口方式選擇信號(hào)，可設(shè)置成Intel方式或Motorola方式。兩者的區(qū)別在于：Intel模式下，處理器對(duì)SJA1000寫(xiě)時(shí)，用、作為讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)信號(hào)，ALE下降沿鎖存地址(此時(shí)地址信號(hào)要保證基本的建立保持時(shí)間)，僅在讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)為低；Motorola模式下，讀、寫(xiě)信號(hào)用區(qū)分(高電平讀、低電平寫(xiě))，用/E選通數(shù)據(jù)(下降沿鎖存)，AS和CS類(lèi)似于Intel的ALE和。目前流行的MCS51/96系列單片機(jī)提供了方便快捷的直接Intel方式接口，出于普遍性的考慮，本文以下的接口設(shè)計(jì)都是基于Intel模式的。

DSP的接口信號(hào)和時(shí)序
與早期的處理器不同，DSP芯片的片外引腳都采用地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)分離的設(shè)計(jì)方法，不再使用地址數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用線(xiàn)，也沒(méi)有ALE信號(hào)，這樣就給CAN控制器與DSP的接口帶來(lái)一定困難，且不同的DSP外部引腳和時(shí)序也略有區(qū)別。要設(shè)計(jì)CAN控制器與DSP的接口，首先必須比較DSP與CAN控制器的時(shí)序。
本文選用的DSP為ADSP21062，主頻為40MHz，單周期(零等待)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，要求存儲(chǔ)器的響應(yīng)(讀或?qū)?周期小于17ns，但許多存儲(chǔ)器或外設(shè)的響應(yīng)速度沒(méi)有這么快，于是就要通過(guò)加等待來(lái)延長(zhǎng)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間。ADSP2106x支持兩種等待方式，即內(nèi)等待(軟等待)和外等待(硬等待)。
　　
SJA1000和CAN總線(xiàn)的連接
選擇82C250作為收發(fā)器，選擇6N137高速光電隔離器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和CAN總線(xiàn)的隔離。其連接方法如圖1所示。這種設(shè)計(jì)既能做好電氣隔離，又能保證數(shù)據(jù)的傳輸速度。

CAN控制器與DSP的接口設(shè)計(jì)方法
SJA1000的數(shù)據(jù)和地址信號(hào)為分時(shí)復(fù)用，而DSP為數(shù)據(jù)、地址信號(hào)分離的結(jié)構(gòu)，而且DSP不提供ALE信號(hào)，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是DSP要把SJA1000的地址當(dāng)成數(shù)據(jù)寫(xiě)入并同時(shí)產(chǎn)生ALE信號(hào)。分析讀寫(xiě)信號(hào)所要求的最短有效時(shí)間，由于讀低電平到數(shù)據(jù)有效的時(shí)間最長(zhǎng)為50ns，所以要保證讀信號(hào)有效時(shí)間至少50ns，ADSP21062在用2個(gè)軟等待時(shí)，其低電平時(shí)間為62.5ns(25ns/2+2×25ns)，剛好能滿(mǎn)足要求。

ADSP21062和SJA1000接口的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)
在外圍設(shè)備連接不多的情況下，接口電路可以使用幾個(gè)邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)。由于訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)總線(xiàn)的低16位未用，所以使用的數(shù)據(jù)線(xiàn)從DATA16起始。當(dāng)Flag1＝1時(shí)，SJA1000的WR始終為1，其ALE為DSP的WR的反向，當(dāng)DSP把地址當(dāng)成數(shù)據(jù)寫(xiě)入SJA1000時(shí)，低電平DSP的WR信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)換成高電平的ALE，并在ALE的下降沿把數(shù)據(jù)鎖存。當(dāng)Flag1＝0時(shí)，ALE始終為0，無(wú)地址鎖存操作。SJA1000的WR直接受DSP的WR信號(hào)控制。由Flag2直接控制CS。其連接如圖2所示?！　?/span>