基于雙51單片機的CAN總線中繼器設(shè)計

引 言
CAN總線以其開發(fā)維護成本低、總線利用率高、傳輸距離遠(最遠可達10 km)、傳輸速率高(最高可達1 Mbps)使用戶能組建穩(wěn)定、高效的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。CAN總線已被廣泛應(yīng)用到各個自動化控制系統(tǒng)中，例如汽車電子、自動控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域。隨著CAN總線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的擴大，2個節(jié)點之間的直接數(shù)據(jù)傳輸將難以滿足遠距離通信要求。CAN中繼器是延長CAN總線通信距離的中轉(zhuǎn)站，其通信效率和通信可靠性直接影響CAN總線的通信能力。傳統(tǒng)的基于單MCU的CAN中繼器難以滿足大量數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)要求，本文基于雙MCU設(shè)計高性能的CAN總線中繼器。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
CY7C136是2 KB高速CMOS靜態(tài)RAM。同一片RAM上有2組數(shù)據(jù)線和2組地址線，對每個端口的控制是相互獨立的，可分別在存儲器的任意位置存取數(shù)據(jù)。
雙口RAM作為2個MCU的共享資源，一個端口與MCUl相連，另一個端口與MCU2相連。從SJAlOOOCAN總線接口1接收來的數(shù)據(jù)送入雙口RAM，這些數(shù)據(jù)被MCU2取走并送到SJAl000 CAN總線接口2上；從SJAl000 CAN總線接口2接收來的數(shù)據(jù)也送入雙口RAM，并被MCUl取走送到SJAl000 CAN總線接口1上。由于MCU的地址總線和數(shù)據(jù)總線是復(fù)用的，因此采用鎖存器進行地址鎖存，硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 硬件電路實現(xiàn)
電路中使用的2片MCU為8051系列單片機AT89C52，成本低、開發(fā)周期短、易于實現(xiàn)、可靠性高。MCUl與MCU2之間通過P1口的P1．5、P1．6、P1．7進行聯(lián)絡(luò)與應(yīng)答，保證系統(tǒng)存儲空間訪問的安全性。
2．1 MCU主控制電路
MCUl(AT89C52片1)連接的外圍設(shè)備有雙口RAM和CAN總線控制器。為了防止地址沖突，采用74LS138譯碼器進行地址譯碼。AT89C52的PO為地址／數(shù)據(jù)復(fù)用口，采用74HC573作為地址鎖存器。由于MCUl和MCU2電路原理相同，本文只介紹MCUl控制電路。MCUl電路原理如圖2所示。

2．2 雙口RAM接口電路
雙口RAM電路接口如圖3所示。雙口RAM芯片CY7C136作為2個MCU數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，分別與2個MCU的相應(yīng)引腳相連。其中CY7C136引腳I／O0L～1／O7L與第1片AT89C52(MCUl)的PO相連，引腳I／OOR～I／O7R與第2片AT89C52(MCU2)相連。YOAOUT為MCU1讀寫雙口RAM的片選信號，Y1AOUT為MCU2讀寫雙口RAM的片選信號，并將MCU的讀寫控制信號線與雙口RAM的相應(yīng)讀寫控制信號線相連。

2．3 CAN總線控制器接口電路
CAN總線控制器采用sJAl000。74LSl38譯碼器的YO引腳輸出作為SJAl000的片選信號。中斷引腳連接MCUl的INTO，作為處理CAN接收中斷的觸發(fā)信號。電路原理如圖4所示。