基于dsPIC30F6014數(shù)字信號(hào)控制器的CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

引言
CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。作為一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，CAN-bus已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，具有不可比擬的優(yōu)越性。
新型16位dsPIC30F6014數(shù)字信號(hào)控制器結(jié)合單片機(jī)的控制優(yōu)點(diǎn)及數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的高速運(yùn)算特性，為嵌入式系統(tǒng)提供了單一芯片解決方案。
本篇論文以CAN協(xié)議為基礎(chǔ)，結(jié)合dsPIC30F6014的突出性能，在設(shè)計(jì)通訊接口過(guò)程中，提出了基于dsPIC30F6014數(shù)字信號(hào)控制器的CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法。

1 dsPIC30F6014數(shù)字信號(hào)控制器與CAN總線

1.1 dsPIC30F6014數(shù)字信號(hào)控制器特點(diǎn)

dsPIC30F6014數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）是單片嵌入式控制器，它集成了單片機(jī)（MCU）的控制功能以及數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)吞吐能力，運(yùn)算速度可達(dá)20和30 MIPS，配備自編程閃存，并能在工業(yè)級(jí)溫度和擴(kuò)展級(jí)溫度范圍內(nèi)工作。以16位單片機(jī)為核心的 dsPIC30F6014數(shù)字信號(hào)控制器不僅具有功能強(qiáng)大的外圍設(shè)備和快速中斷處理能力，又融合了可管理高速計(jì)算活動(dòng)的數(shù)字信號(hào)處理器功能。dsPIC30F CPU 模塊采用16 位（數(shù)據(jù)）改良的哈佛架構(gòu)，并帶有增強(qiáng)型指令集包含對(duì)DSP 的有力支持。CPU 擁有24 位指令字，指令字帶有長(zhǎng)度可變的操作碼字段。 程序計(jì)數(shù)器（PC）為24位寬，可以尋址高達(dá)4M × 24 位的用戶程序存儲(chǔ)器空間。 單周期指令預(yù)取機(jī)制用來(lái)幫助維持吞吐量并提供可預(yù)測(cè)的執(zhí)行。配備144K字節(jié)增強(qiáng)型閃存及8K字節(jié)靜態(tài)RAM，8K字節(jié)EEPROM，能支持大型的復(fù)雜應(yīng)用。dsPIC系列產(chǎn)品與現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)不同，系統(tǒng)集成了振蕩器，低電壓檢測(cè)，看門狗定時(shí)器，產(chǎn)品無(wú)需使用額外的元件，可降低主板面積和系統(tǒng)成本，為嵌入式系統(tǒng)提供了單一芯片解決方案。此外還具備一系列片上功能，包括I/O端口、定時(shí)器、輸入捕捉、輸出比較、UART、12位A/D轉(zhuǎn)換器、SPI接口、I2C接口及ＣＡＮ通信等模塊。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

這些特性使之成為需要更高精確度、更快轉(zhuǎn)速或無(wú)傳感器控制的電機(jī)控制應(yīng)用領(lǐng)域如非傳感無(wú)刷直流電機(jī)、磁阻轉(zhuǎn)換和感應(yīng)電機(jī)的理想解決方案，另外還可以應(yīng)用于因特網(wǎng)接入設(shè)備和汽車產(chǎn)品；生物特徵檢測(cè)保護(hù)--如指紋識(shí)別；不間斷電源、電源管理和話音開關(guān)(話音識(shí)別系統(tǒng))等領(lǐng)域。

1.2 CAN總線技術(shù)特點(diǎn)

CAN是主要用于各種過(guò)程（設(shè)備）監(jiān)測(cè)及控制的一種網(wǎng)絡(luò)。最初是德國(guó)BOSCH公司為汽車的監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。由于CAN具有卓越的特性和極高的可靠性，特別適合于工業(yè)過(guò)程中監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來(lái)越受到工業(yè)界的重視。具體來(lái)說(shuō)，CAN具有如下特性：
（1） CAN可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活；
（2） CAN可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播方式傳送接收數(shù)據(jù)；
（3） CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息可分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求；
（4） CAN采用非破壞性總線仲載技術(shù)。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，大大地節(jié)省了總線仲載沖突時(shí)間，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓；
（5） CAN的直接通信距離最大可達(dá)10km（速率小于5kbps），最高通信速率可達(dá)1Mkbps（此時(shí)距離最長(zhǎng)為40m）。