CAN總線隔離器的設(shè)計與應(yīng)用

CAN報文的接收與發(fā)送相同，由CAN控制器自動完成，接收程序只需從接收緩存器中讀取所接收的數(shù)據(jù)，再進行相應(yīng)處理。其方法與發(fā)送程序基本一致，這里不再贅述。

6 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計分析
6．1 冗余設(shè)計
工業(yè)控制現(xiàn)場狀況復(fù)雜，因外力所致的電纜接觸故障率遠遠高于節(jié)點的故障率，一旦電纜發(fā)生故障，總線就會失去通信能力，并導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，對工控系統(tǒng)的健壯性構(gòu)成威脅。解決這一故障最簡單、有效的辦法是對故障率較高的物理介質(zhì)進行冗余設(shè)計。即使用2條總線電纜、2個CAN總線收發(fā)器，但只用1個總線控制器。仲裁電路自動監(jiān)測總線狀態(tài)，并自適應(yīng)選擇正常的電纜完成通信任務(wù)。發(fā)生電纜故障時，設(shè)備自動報警，提醒工作人員進行檢修。檢修過程中，設(shè)備使用備用電纜繼續(xù)工作。電纜冗余設(shè)計可實現(xiàn)與通常的CAN總線通訊系統(tǒng)代碼級兼容。仲裁電路設(shè)置于總線控制器與2個總線收發(fā)器之間，監(jiān)測CAN總線電纜狀態(tài)，實現(xiàn)自適應(yīng)切換和報警。設(shè)備向其他節(jié)點發(fā)送報文時，總線控制器向2條總線同時發(fā)送相同的報文；而接收報文時，仲裁電路在無電纜故障時，一直使用總線1(主總線)進行報文接收。如果總線2(從總線)出現(xiàn)故障，故障監(jiān)測電路就向主控計算機發(fā)出中斷信號報故障，同時處于正常狀態(tài)的總線1仍承擔正常通訊任務(wù)；如果總線1出現(xiàn)故障，故障監(jiān)測電路在向主控計算機發(fā)出中斷信號的同時，自動切換成總線2，以保證設(shè)備正常工作。總線切換動作只會出現(xiàn)在正在使用的電纜發(fā)生故障時，這樣可提高通訊的穩(wěn)定性，降低應(yīng)答失敗的幾率。
6．2 接收數(shù)據(jù)時ID不濾波的實現(xiàn)
在CAN總線的接收過程中，一般實現(xiàn)的都是發(fā)送ID和接收ID相匹配的方式，也就是說在接收方要進行接收，而ID濾波，而本設(shè)計實現(xiàn)任意接收方式，只要有數(shù)據(jù)就開始接收不進行ID號的濾波，這樣可更好進行測試，例如某個設(shè)備所攜帶的ID號，由于各種原因與接收方所接收的ID不匹配，這樣就可判斷出所發(fā)設(shè)備可能收到干擾，或者所發(fā)設(shè)備自身出現(xiàn)了問題。這種ID號不過濾的方法主要通過對接收設(shè)備的命令請求寄存器、消息掩碼寄存器、仲裁寄存器、消息控制寄存器和命令掩碼寄存器的設(shè)置來實現(xiàn)。其實現(xiàn)程序如下：

7 結(jié)論
本文提出一種CAN總線隔離器的實現(xiàn)方案。利用具有CAN總線控制器的C8051F系列單片機實現(xiàn)了CAN智能節(jié)點，增加CAN節(jié)點的冗余設(shè)計，提高通訊的穩(wěn)定性，降低應(yīng)答失敗的幾率；實現(xiàn)不濾波的CAN數(shù)據(jù)接收，可更好測試系統(tǒng)的可靠性和監(jiān)測功能，當接收到不是已知設(shè)備發(fā)來的消息時，能夠準確定位設(shè)備故障的位置。此方案實現(xiàn)的CAN總線隔離器已成功應(yīng)用于某型號飛行器的地面測試臺中，經(jīng)測試和調(diào)試后，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，達到設(shè)計要求。并且由于采用內(nèi)嵌的CAN總線控制器，可為以后的系統(tǒng)升級預(yù)留大量空間。