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CAN(Controller Area Network)總線控制器局域網絡是在1986年2月的SAE大會上，由RoberBosch公司首先提出的。CAN總線是一種串行通信協議，它能有效支持高安全等級的分布式實時控制，其最初的目的是用在汽車上。但由于采用了許多新技術及獨特的設計，CAN總線與一般的通信總線相比，它的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性，目前的應用范圍已不局限于汽車行業，而是擴展到了機械工業、紡織機械、農用機械、機器人、數控機床、醫療器械、家用電器及傳感器等諸多領域。CAN節點的設計多采用單片機，為此，本文給出了一種基于本身已經嵌入了CAN控制器的單片機LPC2292的CAN總線智能節點的設計方案。 1 LPC2292控制器 LPC2292是一個可以支持實時仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU微控制器，它帶有256K字節的嵌人式高速Flash存儲器，并具有的128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構，可使32位代碼在最大時鐘速率下運行。而對代碼有嚴格控制要求的應用則可使用16位Thumb模式，這樣可將代碼規模降低30％以上，而性能的損失卻很小。LPC2292采用144腳封裝、可使用的GPIO高達76(使用外部存儲器)～112個(單片應用)、并具有極低的功耗。LPC2292內含多個32位定時器、4路10位ADC、2路CAN以及多達9路外部中斷等，特別適用于汽車、工業控制應用、醫療系統和容錯維護總線。 LPC2292內部集成的2路CAN控制器符合CAN規范2.0B ISO 11898-1；可訪問32位的寄存器和RAM；每個總線的數據速率為1 MB／s；全局驗收濾波器可識別所有總線的11位和29位Rx標識符；驗收濾波器為選擇的標準標識符提供有FullCAN-style自動接收功能。 2 節點硬件電路設計 CAN總線的節點硬件主要包括LPC2292、CAT1024、82C250、6N137以及B0505S。其中，LPC2292是節點的微處理器及CAN通信控制器，CAN總線驅動器采用82C250。為了增強CAN總線節點的抗干擾能力，在TD1、RD1與82C250之間應通過高速光耦6N137相連，這樣可以很好的實現總線上各CAN節點間的電氣隔離。要注意的是：光耦電路部分采用的兩個電源VCC和VDD必須完全隔離。這里的B0505S就起這個作用。另外，節點復位電路采用CAT1024來提高其可靠性。 3 軟件設計 該系統的軟件調試可在ADS1.2調試環境及EasyJTAG仿真器上進行。 和硬件電路設計相比，軟件的設計相對來說要復雜些。CAN總線智能節點的軟件設計主要包括三部分：CAN節點初始化、報文發送和報文接收。除此之外，還必須編寫LPC2292的啟動代碼，即對系統進行初始化。 3.1 LPC2292的啟動代碼 啟動代碼包括異常中斷向量表、堆棧初始化、目標板初始化及存儲系統初始化等，一般都用匯編語言編寫。這里不作詳細介紹。 3.2 CAN控制器初始化 CAN總線控制器的初始化過程主要包括相應的引腳功能設置、工作方式設置、波特率參數設置以及出錯警告界限設置等，下面是對CAN1的初始化代碼(CAN2與之類似)： 上面所述是對CAN控制器初始化的主要步驟，另外，還可以根據具體情況對其它CAN寄存器的值進行設置。 LPC2292中有個全局驗收濾波器，該模塊可為所有CAN控制器提供接收標識符的查詢功能(即驗收濾波)。另外，驗收濾波器還可為選擇的標準標識符提供fullCAN-style自動接收功能。在上面對CAN控制器的初始化中，為了簡化程序，設計時將驗收濾波器設置為旁路。但在實際應用中，應根據需要對它進行設置。事實上，讓它參與接收濾波的工作有助于改善節點接收信息的選擇性。CAN控制器初始化完成后，即可開始發送和接收信息。 3.3 發送過程 發送子程序主要負責節點報文的發送。發送時，用戶只需要將待發送的數據按特定的格式組合成一幀報文送入CAN控制器的發送緩存區，然后啟動發送即可。當然，在向發送緩沖區送報文之前，必須先做一些判斷。發送程序分為發送遠程幀和數據幀兩種，其中遠程幀無數據場。 3.4 接收過程 接收子程序主要負責節點報文的接收以及其它情況的處理。接收子程序相對要復雜一些。因為在處理接收報文的過程中，同時也要對總線關閉、錯誤報警、接收溢出等情況進行處理。CAN控制器報文的接收主要有兩種方式：中斷接收方式和查詢接收方式。如果對通信的實時性要求不是很強，建議采用查詢接收方式。兩種接收方式的編程思想基本相同。 4 結束語 該智能節點可利用EasyJTAG仿真器進行調試仿真，并可在實驗環境下完成通訊功能。該方法與51系列單片機相比，其通信速度較高。因此，在此基礎上構建CAN控制系統具有實際意義，但對于不同系統，其軟件和硬件需要作相應的改動。 |
