淺談Small RTOS51 下CAN總線數(shù)據(jù)收發(fā)實現(xiàn)

　　現(xiàn)場總線（Fieldbus）是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟實用等一系列突出的優(yōu)點，因而受到了許多標準團體和計算機廠商的高度重視?，F(xiàn)場總線（Fieldbus）是20世紀80年代末、90年代初國際上發(fā)展形成的，用于 現(xiàn)場總線技術

　　過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現(xiàn)場智能設備互連通訊網(wǎng)絡。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡的基礎，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個基層網(wǎng)絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項以智能傳感、控制、計算機、數(shù)字通訊等技術為主要內(nèi)容的綜合技術，已經(jīng)受到世界范圍的關注，成為自動化技術發(fā)展的熱點，并將導致自動化系統(tǒng)結構與設備的深刻變革。國際上許多實力、有影響的公司都先后在不同程度上進行了現(xiàn)場總線技術與產(chǎn)品的開發(fā)。德國Bosch公司的CAN（1Mbit/s）是國際標準之一，也是Controller Area Network 的應用標準。它屬于現(xiàn)場總線范疇，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網(wǎng)絡。由于其高性能、高可靠性、及獨特設計，CAN總線已成為目前國外最普及和實時性最高的現(xiàn)場總線。CAN總線在可靠性和實時性方面遠遠優(yōu)于RS-485等工業(yè)現(xiàn)線CAN總線主要有下列特征：

　　1. 數(shù)據(jù)信號采用差分電壓傳輸，兩條信號線"CAN_H"和" CAN_L".

　　2. 傳輸介質(zhì)可用雙絞線、同軸電纜或光纖，具有較強的抗干擾能力。直接通信距離最大可達10km（速率小于5kbit/s），最高通信速率可達1Mbit/s（此時距離最長為40m）。

　　3. 節(jié)點不分主從，節(jié)點任意時刻可向其他節(jié)點發(fā)送信息，依據(jù)優(yōu)先權進行總線訪問，滿足不同的實時要求。

　　4. 采用非破壞性基于優(yōu)先權總線仲裁技術。

　　5. 采用短幀結構，每幀為8bit,保證了數(shù)據(jù)出錯率低。

　　6. 可以點對點、點對多點及全局廣播方式傳送接收數(shù)據(jù)。

　　7. 發(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯而遭破壞的幀可自動重發(fā)送。

　　2 Small RTOS51簡介

　　Small RTOS51是一個用于8051系列單片機的多任務實時操作系統(tǒng)。8051系列單片機一般只有很少的ROM和RAM資源，如P89C51只有4KB Flash和128字節(jié)RAM.單片微型計算機簡稱為單片機，又稱為微型控制器，是微型計算機的一個重要分支。單片機是70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片的器件。80年代以來，單片機發(fā)展迅速，各類新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多高性能新型機種，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動化和各控制領域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。一般的實時操作系統(tǒng)如RTX Tiny 雖然小，但是任務沒有優(yōu)先級和中斷管理，也無源代碼，而uc/os-II規(guī)模太大，需要大量外部RAM.基于此，Small RTOS51是專為51 單片機編寫嵌入式操作系統(tǒng)，它使用了RTX51 Tiny 的堆棧管理機制，并像uc/os-II一樣是搶占式的。

　　3 一個典型的CAN節(jié)點

　　3.1.CAN總線接口的結構

　　一個CAN總線接口有3 部分組成，如圖（a）所示，它們分別對應于CAN總線的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。

　　最上層為微控制器，主要負責上層應用以及系統(tǒng)控制，包括CAN協(xié)議的應用層協(xié)議的實現(xiàn)，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)設備的工作。（本設計采用的MCU是8051）

　　中間層為CAN控制器，CAN控制器負責處理數(shù)據(jù)幀，完成數(shù)據(jù)的打包、解包，錯誤界定，并提供報文緩沖和傳輸濾波。（本設計采用的CAN總線控制器是Philips公司生產(chǎn)SJA1000）

　　最底層為CAN收發(fā)器，主要是接口電平的轉換，接口電器特性的處理。（本設計采用82C250）

　?。╝）CAN接口結構