Small RTOS51 下CAN總線數(shù)據(jù)收發(fā)實現(xiàn)

1 CAN總線簡介

現(xiàn)場總線技術(shù)FCS（Fieldbus Control System）成為當(dāng)今工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展的熱點，德國Bosch公司的CAN（1Mbit/s）是國際標(biāo)準(zhǔn)之一，也是Controller Area Network 的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。它屬于現(xiàn)場總線范疇，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于其高性能、高可靠性、及獨特設(shè)計，CAN總線已成為目前國外最普及和實時性最高的現(xiàn)場總線。CAN總線在可靠性和實時性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于RS-485等工業(yè)現(xiàn)線CAN總線主要有下列特征：

1. 數(shù)據(jù)信號采用差分電壓傳輸，兩條信號線”CAN_H”和” CAN_L”。

2. 傳輸介質(zhì)可用雙絞線、同軸電纜或光纖，具有較強的抗干擾能力。直接通信距離最大可達10km(速率小于5kbit/s)，最高通信速率可達1Mbit/s(此時距離最長為40m)。

3. 節(jié)點不分主從，節(jié)點任意時刻可向其他節(jié)點發(fā)送信息，依據(jù)優(yōu)先權(quán)進行總線訪問，滿足不同的實時要求。

4. 采用非破壞性基于優(yōu)先權(quán)總線仲裁技術(shù)。

5. 采用短幀結(jié)構(gòu)，每幀為8bit，保證了數(shù)據(jù)出錯率低。

6. 可以點對點、點對多點及全局廣播方式傳送接收數(shù)據(jù)。

7. 發(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯而遭破壞的幀可自動重發(fā)送。
2Small RTOS51簡介

Small RTOS51 是一個用于8051系列單片機的多任務(wù)實時操作系統(tǒng)。8051系列單片機一般只有很少的ROM和RAM資源，如P89C51只有4KB Flash和128字節(jié)RAM。一般的實時操作系統(tǒng)如RTX Tiny 雖然小，但是任務(wù)沒有優(yōu)先級和中斷管理，也無源代碼，而uc/os-II規(guī)模太大，需要大量外部RAM?；诖?，Small RTOS51是專為51 單片機編寫嵌入式操作系統(tǒng)，它使用了RTX51 Tiny 的堆棧管理機制，并像uc/os-II一樣是搶占式的。

3 一個典型的CAN節(jié)點

3.1.CAN總線接口的結(jié)構(gòu)

一個CAN總線接口有3 部分組成，如圖（a）所示，它們分別對應(yīng)于CAN總線的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。

最上層為微控制器，主要負(fù)責(zé)上層應(yīng)用以及系統(tǒng)控制，包括CAN協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議的實現(xiàn)，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)設(shè)備的工作。（本設(shè)計采用的MCU是8051）

中間層為CAN控制器，CAN控制器負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)幀，完成數(shù)據(jù)的打包、解包，錯誤界定，并提供報文緩沖和傳輸濾波。（本設(shè)計采用的CAN總線控制器是Philips公司生產(chǎn)SJA1000）

最底層為CAN收發(fā)器，主要是接口電平的轉(zhuǎn)換，接口電器特性的處理。（本設(shè)計采用82C250）

（a）CAN接口結(jié)構(gòu)



3.2.節(jié)點電路設(shè)計

（1）SJA1000與單片機接口電路



（b）SJA1000與單片機接口電路

SJA1000 的AD0-AD7與單片機的數(shù)據(jù)總線相連，地址A17作為SJA1000的片選使能端，由ALE、WR、RD控制SJA1000 數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。注意SJA1000復(fù)位端的連接，單片機是高電平復(fù)位，而SJA1000是低電平復(fù)位，因此復(fù)位信號要通過一個反相器與SJA1000復(fù)位端相連。另外SJA1000的11腳MODE接高電平，選擇Intel二分頻模式 。SJA1000的16腳時中斷信號輸出，在中斷允許情況下，有中斷發(fā)生時，16腳出現(xiàn)有高電平到低電平的跳變。因此16腳可以直接與單片機的外部中斷輸入腳相連接。

SJA1000的ODE引腳可選擇接口模式：

◆Intel模式MODE高

◆M0torola模式MODE低