一種CAN總線—PROFIBUS-DP總線網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)方法

為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1000的TX0和RX0并不是直接與82C250的TXD和RXD相連，而是通過高速光耦6N137后與82C250相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離，其中光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源VCC和VDD完全隔離。另外82C 250與 CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250的CANH和CANL引腳各自通過一個(gè)5Ω的電阻與CAN總線相連電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯(lián)了2個(gè)30P的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力，另外在兩根CAN總線接入端與地之間分別反接了一個(gè)保護(hù)二極管，當(dāng)CAN總線有較高的負(fù)電壓時(shí)通過二極管的短路可起到一定的過壓保護(hù)作用， 82C250的Rs腳上接有一個(gè)斜率電阻。

3.2 PROFIBUS-DP總線接口電路

PROFIBUS-DP總線接口的硬件電路也由四部分所構(gòu)成，微控制器89C52（2），PROFIBUS-DP通信控制器協(xié)議芯片SPC3，光耦 HCPL7101和6N137，RS485總線驅(qū)動(dòng)電路。圖2為PROFIBUS-DP通信控制器到RS485總線驅(qū)動(dòng)器的硬件電路圖。

89C52（2）主要負(fù)責(zé)控制SPC3，實(shí)現(xiàn)PROFIBUS-DP總線數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與共享。

SPC3已集成了PROFIBUS-DP物理層的數(shù)據(jù)收發(fā)功能，可獨(dú)立處理PROFIBUS DP協(xié)議，另外SPC3內(nèi)部還集成有1.5k的雙口RAM，作為SPC3與用戶程序之間的接口，并且AT89C52（2）可對(duì)SPC3內(nèi)部RAM訪問。

盡管SPC3已經(jīng)集成了物理層的數(shù)據(jù)傳輸功能，但它不具備RS-485的驅(qū)動(dòng)接口，因此添加了RS-485的驅(qū)動(dòng)電路。

另外為了避免總線上的信號(hào)對(duì)電路的影響，在SPC3與RS485總線驅(qū)動(dòng)電路之間采用光電隔離。TxD、RxD信號(hào)的隔離器件選用Hewlett Packard公司的12M高速光耦HCPL710，RTS信號(hào)的隔離器件選用了6N137。

兩種總線數(shù)據(jù)的共享與傳遞是通過雙口RAM實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)里選用了器件IDT7130。它是高速的1K雙口靜態(tài)RAM。該器件提供兩個(gè)獨(dú)立的端口，分別有獨(dú)立的控制、地址和I/O引腳，并允許獨(dú)立的異步讀寫訪問內(nèi)存的任何地址，自動(dòng)的電源管理特性由CE控制，允許芯片上的每一個(gè)端口電路進(jìn)入一個(gè)非常低的電源模式。IDT7130的片內(nèi)總線仲裁電路具有BUSY和INT兩種總線仲裁方式?；谒捎玫膯纹瑱C(jī)型號(hào)，在系統(tǒng)里采用了中斷仲裁方案，這種方式的工作原理是一個(gè)內(nèi)存地址（郵箱或者信息中心）被指派給每個(gè)端口。左端口的中斷標(biāo)志被宣稱當(dāng)右端口寫到內(nèi)存地址3FEH時(shí)，左端口通過訪問3FE內(nèi)存地址清除中斷。相似的，當(dāng)左端口寫內(nèi)存地址3FFH時(shí)右端口標(biāo)志被宣稱，為了清除這個(gè)中斷標(biāo)志，右端口必須訪問內(nèi)存地址3FFH，系統(tǒng)里3FE和3FF兩個(gè)單元的內(nèi)容賦予新的內(nèi)涵，即定義兩個(gè)碼0FFH和00H。其中0FFH代表發(fā)送命令要求對(duì)方傳送數(shù)據(jù)，而00H代表發(fā)送的是對(duì)方所要求的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)里兩個(gè)CPU與雙口RAM的連接如圖3。雙口RAM的剩余的存儲(chǔ)單元被分為四大部分，其中0000H-00FFH這256個(gè)單元用來存儲(chǔ)CAN總線上傳來的數(shù)據(jù)或地址，并且相鄰的兩個(gè)單元用于存儲(chǔ)一個(gè)CAN子站的數(shù)據(jù)信息;0100H-01F9H這250個(gè)單元用來存儲(chǔ)PROFIBUS總線上傳來的數(shù)據(jù)或地址，相鄰的兩個(gè)單元用于存儲(chǔ)一個(gè)PROFIBUS子站的信息，另外03FCH單元用于存放CAN總線設(shè)備所要讀的PROFIBUS站點(diǎn)的ID號(hào)，03FDH單元用于存放PROFIBUS總線設(shè)備所要讀的CAN站點(diǎn)的ID號(hào)。

由圖可知雙口RAM在負(fù)責(zé)CAN總線通信的微處理器的映射地址為0x7C00H-0x7FFFH，在負(fù)責(zé)PROFIBUS總線通信的微處理器的映射地址為0x2C00H-0x2FFFH。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)的軟件可 分為兩大部分，一部分用于負(fù)責(zé)CAN總線的數(shù)據(jù)通信，另一部分用于負(fù)責(zé)PROFIBUS總線的數(shù)據(jù)通信。

每側(cè)的程序根據(jù)功能又可以分為三個(gè)子模塊:協(xié)議芯片初始化程序，接受數(shù)據(jù)接受子程序，數(shù)據(jù)發(fā)送子程序。其中數(shù)據(jù)接受子程序考外部中斷觸發(fā)執(zhí)行。下面以網(wǎng)關(guān)的CAN總線接口側(cè)程序?yàn)槔?，列出程序流程圖，PROFIBUS側(cè)的接口程序與之相似，就不再贅述。

CAN總線側(cè)的初始化與發(fā)送程序流程如圖4: