CAN總線的通信應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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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。CAN是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到10Km時(shí)，CAN 仍可提供高達(dá)50Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。 由于CAN總線具有很高的實(shí)時(shí)性能，因此，CAN已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護(hù)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。
CAN具有十分優(yōu)越的特點(diǎn)，包括： 低成本,極高的總線利用率, 很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離(長(zhǎng)達(dá)10Km), 高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（高達(dá)1Mbit/s）, 可根據(jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文, 可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制, 發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā),節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能, 報(bào)文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)志符來(lái)指示功能信息、優(yōu)先級(jí)信息. 標(biāo)準(zhǔn)CAN的標(biāo)志符長(zhǎng)度是11位，而擴(kuò)展格式CAN的標(biāo)志符長(zhǎng)度可達(dá)29位。CAN 協(xié)議的2.0A版本規(guī)定CAN控制器必須有一個(gè)11位的標(biāo)志符。同時(shí)，在2.0B版本中規(guī)定，CAN控制器的標(biāo)志符長(zhǎng)度可以是11位或29位。遵循CAN2.0B協(xié)議的CAN控制器可以發(fā)送和接收11位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)格式報(bào)文或29位標(biāo)識(shí)符的擴(kuò)展格式報(bào)文。如果禁止CAN2.0B,則CAN 控制器只能發(fā)送和接收11位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)格式報(bào)文，而忽略擴(kuò)展格式的報(bào)文結(jié)構(gòu)，但不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
二 內(nèi)嵌的CAN模塊的TMS320LF2407
TI（德州儀器）公司的ＤＳＰ芯片TMS320LF2407 內(nèi)嵌的ＣＡＮ模塊是一個(gè) 1６位的外設(shè)模塊。它完全支持CAN2.0 B協(xié)議；可工作在標(biāo)準(zhǔn)模式和擴(kuò)展模式；支持?jǐn)?shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀；數(shù)據(jù)收發(fā)采用郵箱方式；有可編程位定時(shí)器；可對(duì)中斷配置編程；可編程實(shí)現(xiàn)總線喚醒功能；能自動(dòng)回復(fù)遠(yuǎn)程請(qǐng)求；有完備的錯(cuò)誤診斷功能；可進(jìn)行自測(cè)試；有自動(dòng)重發(fā)功能。TMS320LF2407是一款性能很強(qiáng)的CAN控制器。郵箱方式是TI公司CAN控制器的一大特點(diǎn)。它們把一個(gè)RAM空間（４８×１６）分為六個(gè)郵箱，每個(gè)占４ ×１６位的存儲(chǔ)空間。郵箱 ０～１是接收郵箱，郵箱４～５是發(fā)送郵箱，而郵箱２～３則可以隨意配置成發(fā)送或接收郵箱。每個(gè)郵箱都由寄存器控制。
三 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
針對(duì)CAN總線有以上的優(yōu)點(diǎn)以及TI公司的TMS320LF2407 內(nèi)嵌的ＣＡＮ模塊的方便性和實(shí)用性，本人用四片TMS320LF2407芯片組成一個(gè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行實(shí)時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，并根據(jù)各自郵箱的標(biāo)識(shí)符判別數(shù)據(jù)是接收還是丟棄。CAN收發(fā)器使用PHILIPS的PCA82C250，此系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，功能強(qiáng)大，若要增加節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，只需要在CAN總線上掛接帶有ＣＡＮ模塊的控制器即可，并對(duì)初學(xué)者及要掌握CAN總線的人來(lái)說(shuō)具有很好的指導(dǎo)意義。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
硬件系統(tǒng)分為兩層：第一層，ＣＡＮ總線與ＤＳＰ控制LF2４07 接口層―實(shí)現(xiàn)CAN總線和LF2407的物理接口；第二層，DSP與外圍器件的信息處理 ，因?yàn)長(zhǎng)F2407 是適用于工控領(lǐng)域應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一款新型工控型芯片，集成了數(shù)字I/O，EV（事件管理器），A/D（模數(shù)轉(zhuǎn)換），SPI（串行外設(shè)接口），SCI（異步串行通信接口），CAN控制器等豐富的控制資源。其中具體介紹CAN總線與LF2407的接口電路及要注意的地方。
系統(tǒng)原理如下圖1所示：
CAN總線與LF2407的接口電路: PCA82C250是驅(qū)動(dòng)CAN控制器和物理總線間的接口，提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能，硬件原理如下圖2所示。由于PCA82C250是提供5伏電原供電，但由于LF2407是用3.3伏供電，因此要做電平轉(zhuǎn)換。這里采用最簡(jiǎn)單的電阻分壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中R2，R3分別取1K和2K，R1取10K，對(duì)于二極管D1，這里采用具有快速恢復(fù)能力的肖特基二極管1N5819。對(duì)于電平轉(zhuǎn)換，可以采用專門(mén)的集成芯片或直接采用3.3伏供電的CAN收發(fā)器如TI的SN65HVD230。
評(píng)論