基于C8O51FO4O的CAN總線中繼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3 中繼器MCU狀態(tài)控制設(shè)計(jì)
由于中繼器采用雙MCU設(shè)計(jì)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候MCU不僅要監(jiān)控CAN總線上的數(shù)據(jù)傳輸，還要監(jiān)控SPI的數(shù)據(jù)傳輸，尤其是SPI的主從狀態(tài)正確轉(zhuǎn)換就顯得十分重要了，如圖4所示。

3．1 MOUO的設(shè)計(jì)
(1)系統(tǒng)初始化，開CAN0中斷，設(shè)SPIO為主狀態(tài)，監(jiān)測(cè)SPIl是否為從狀態(tài)。如果SPIl長期是主狀態(tài)，標(biāo)志通訊錯(cuò)誤；
(2)CAN0接收上層發(fā)過來的數(shù)據(jù)，判斷SPIl是否為從狀態(tài)，如果是，就把CAN0數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給SPIO并等發(fā)送完成，如果不是，就向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送錯(cuò)誤狀態(tài)幀；
(3)設(shè)SPI0為從狀態(tài)，判斷SPIl是否為主狀態(tài)，如果是，就等待SPIl發(fā)送數(shù)據(jù)；如果不是，延時(shí)10 ms，再判斷還不是，就向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送錯(cuò)誤幀；
(4)SPIO接收到SPI1的完整數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)發(fā)給CAN0，向主節(jié)點(diǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，完成一次通訊。
3．2 MCUl的設(shè)計(jì)
(1)系統(tǒng)初始化，開CANl中斷，設(shè)SPll為從狀態(tài)，準(zhǔn)備接收MCU0通過SPIO發(fā)來的數(shù)據(jù)：
(2)監(jiān)測(cè)SPIO是否為主狀態(tài)，如果是，就等待接收SPIO的數(shù)據(jù)，如果不是，就返回錯(cuò)誤標(biāo)志位；
(3)接收到SPIO傳來的數(shù)據(jù)，把SPll設(shè)為主，開CANl中斷，將數(shù)據(jù)通過CANl發(fā)送到下一級(jí)相應(yīng)ID節(jié)點(diǎn)；
(4)等待CANl下一級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)回的回答幀，并判延時(shí)10ms是否到，10ms沒有收到回答幀，判SPIO是否為從，如果是從，發(fā)下一級(jí)錯(cuò)誤幀，如果不是，等待SPIO轉(zhuǎn)為從的狀態(tài)；
(5)SPIl是主狀態(tài)并且SPIO為從狀態(tài)時(shí)，CANl轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)給SPIl并等發(fā)送完成。

4 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性分析
中繼器給系統(tǒng)帶來方便的同時(shí)，也給系統(tǒng)增加了一些存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)，因此在軟件設(shè)計(jì)中必須考慮系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，盡量縮短數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間。通過對(duì)本文提出的雙MCU中繼器系統(tǒng)的分析，影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的主要有以下幾個(gè)方面：
(1)0級(jí)CAN總線發(fā)送接收各一幀數(shù)據(jù)的時(shí)間，主要受通信協(xié)議(CAN2．0A或2．0B)及CAN0波特率決定；
(2)CAN0產(chǎn)生中斷，通知MCU0準(zhǔn)備向SPIO發(fā)送時(shí)間(中斷時(shí)間)；
(3) SPI的波特率和發(fā)送接收的字節(jié)數(shù)決定SPIO、SPIl發(fā)送接收時(shí)間；
(4)MCUl等待時(shí)間和MCU1通過CANl向1級(jí)CAN節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收1幀數(shù)據(jù)的時(shí)間；
(5)l級(jí)節(jié)點(diǎn)模塊MCU響應(yīng)測(cè)量時(shí)間，受CANl波特率和通信協(xié)議的影響。
總之，當(dāng)0級(jí)和l級(jí)實(shí)測(cè)距離是5km，CAN0和CANl波特率為6．91K，SPI的波特率為1M時(shí)，主節(jié)點(diǎn)到l級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)送接收一次數(shù)據(jù)的時(shí)間為0．12s，達(dá)到大壩監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性要求。

5 結(jié)論
本文設(shè)計(jì)的中繼器完成了各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，符合工程的要求，并且在拉西瓦水電站高拱壩的高邊坡大型遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)拓展功能，運(yùn)行結(jié)果表明，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，并且運(yùn)行正常。