基于LPC2292的CAN總線智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

引言

CAN(Controller Area Network)總線控制器局域網(wǎng)絡(luò)是在1986年2月的SAE大會(huì)上，由RoberBosch公司首先提出的。CAN總線是一種串行通信協(xié)議，它能有效支持高安全等級(jí)的分布式實(shí)時(shí)控制，其最初的目的是用在汽車上。但由于采用了許多新技術(shù)及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，CAN總線與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，目前的應(yīng)用范圍已不局限于汽車行業(yè)，而是擴(kuò)展到了機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、家用電器及傳感器等諸多領(lǐng)域。CAN節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)多采用單片機(jī)，為此，本文給出了一種基于本身已經(jīng)嵌入了CAN控制器的單片機(jī)LPC2292的CAN總線智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案。

1 LPC2292控制器

LPC2292是一個(gè)可以支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU微控制器，它帶有256K字節(jié)的嵌人式高速Flash存儲(chǔ)器，并具有的128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)，可使32位代碼在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。而對(duì)代碼有嚴(yán)格控制要求的應(yīng)用則可使用16位Thumb模式，這樣可將代碼規(guī)模降低30％以上，而性能的損失卻很小。LPC2292采用144腳封裝、可使用的GPIO高達(dá)76(使用外部存儲(chǔ)器)～112個(gè)(單片應(yīng)用)、并具有極低的功耗。LPC2292內(nèi)含多個(gè)32位定時(shí)器、4路10位ADC、2路CAN以及多達(dá)9路外部中斷等，特別適用于汽車、工業(yè)控制應(yīng)用、醫(yī)療系統(tǒng)和容錯(cuò)維護(hù)總線。

LPC2292內(nèi)部集成的2路CAN控制器符合CAN規(guī)范2.0B ISO 11898-1；可訪問32位的寄存器和RAM；每個(gè)總線的數(shù)據(jù)速率為1 MB／s；全局驗(yàn)收濾波器可識(shí)別所有總線的11位和29位Rx標(biāo)識(shí)符；驗(yàn)收濾波器為選擇的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符提供有FullCAN-style自動(dòng)接收功能。

2 節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)

CAN總線的節(jié)點(diǎn)硬件主要包括LPC2292、CAT1024、82C250、6N137以及B0505S。其中，LPC2292是節(jié)點(diǎn)的微處理器及CAN通信控制器，CAN總線驅(qū)動(dòng)器采用82C250。為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，在TD1、RD1與82C250之間應(yīng)通過高速光耦6N137相連，這樣可以很好的實(shí)現(xiàn)總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。要注意的是：光耦電路部分采用的兩個(gè)電源VCC和VDD必須完全隔離。這里的B0505S就起這個(gè)作用。另外，節(jié)點(diǎn)復(fù)位電路采用CAT1024來提高其可靠性。圖1所示是CAN總線的節(jié)點(diǎn)硬件電路。

3 軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的軟件調(diào)試可在ADS1.2調(diào)試環(huán)境及EasyJTAG仿真器上進(jìn)行。

和硬件電路設(shè)計(jì)相比，軟件的設(shè)計(jì)相對(duì)來說要復(fù)雜些。CAN總線智能節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要包括三部分：CAN節(jié)點(diǎn)初始化、報(bào)文發(fā)送和報(bào)文接收。除此之外，還必須編寫LPC2292的啟動(dòng)代碼，即對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。

3.1 LPC2292的啟動(dòng)代碼

啟動(dòng)代碼包括異常中斷向量表、堆棧初始化、目標(biāo)板初始化及存儲(chǔ)系統(tǒng)初始化等，一般都用匯編語言編寫。這里不作詳細(xì)介紹。