基于A(yíng)RM的CAN總線(xiàn)智能節點(diǎn)的設計

摘  要：CAN總線(xiàn)是一種應用廣泛的實(shí)時(shí)性現場(chǎng)總線(xiàn)，提出了基于具有ARM7TDMI內核的32位微控制器的CAN總線(xiàn)智能節點(diǎn)設計方案。詳細介紹了ARM控制（LPC2294）的特點(diǎn)、智能節點(diǎn)的結構以及系統軟件設計，同時(shí)結合現場(chǎng)實(shí)際使用給出了硬件抗干擾措施。

關(guān)鍵詞：CAN總線(xiàn) ARM 嵌入式控制器

CAN(Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)，CAN總線(xiàn)是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。它最早是由德國B(niǎo)osch公司推出的，CAN通信協(xié)議是一種用于汽車(chē)內部測量與執行部件之間的數據通信協(xié)議。

作為一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網(wǎng)絡(luò )通訊控制方式，CAN總線(xiàn)已被廣泛應用于各個(gè)自動(dòng)化控制系統中。例如，在汽車(chē)電子、自動(dòng)控制、智能大廈、電子系統、安防監控等各領(lǐng)域中，CAN總線(xiàn)具有不可比擬的優(yōu)越性。本設計給出CAN總線(xiàn)節點(diǎn)方案。它采用內置多路CAN總線(xiàn)控制器PLC2294作為主控制器，使得該節點(diǎn)體積小、功耗低、抗干擾性好，因而特別適用于汽車(chē)、工業(yè)控制以及醫療系統和容錯維護總線(xiàn)中。

1 硬件設計

1.1 LPC2294的特點(diǎn)

ARM7系列具有ARM7TDMI內核的32位嵌入式微處理器是目前應用很廣的嵌入式RISC處理器。該系列芯片體積小、功耗低、成本低，高性能與靈活性相結合，有較多的寄存器，提供了擴充的增強的固定長(cháng)的16/32位雙指令集。用16位的Thumb指令可以節省高達35%的空間。另外它還實(shí)行注水線(xiàn)作業(yè)，提供嵌入式ICE2RT邏輯，支持片上斷點(diǎn)和調試點(diǎn)支持，具有先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)和調試環(huán)境。

本設計選用的LPC2294是PHILIPS公司新推出的一款功能強大的超低功耗的具有ARM7TDMI內核的32位微控制器。144腳封裝、兩個(gè)32位定時(shí)器、八路10位ADC、四路CAN通道和PWM通道以及多達九個(gè)的外部中斷，內部嵌入256K字節高速Flash存儲器和16K字節靜態(tài)RAM，包含76（使用了外部存儲器）~112（單片）個(gè)GPIO口。如此豐富的片上資源完全可以滿(mǎn)足一般的工業(yè)控制的需要，同時(shí)還可以減少系統硬件設計的復雜度。另外，LPC2294支持JTAG實(shí)時(shí)仿真和跟蹤、128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構，使32位代碼能夠在高達60MHz的操作頻率下運行。

LPC2294內部集成有四路CAN控制器：符合CAN規范CAN2.0B,ISO 11989-1標準：總線(xiàn)數據波特度均可達1Mbps；可訪(fǎng)問(wèn)32位的寄存器和RAM；全局驗收過(guò)濾器可識別幾乎所有總線(xiàn)的11位和29位Rx標識符；驗收過(guò)濾器為選擇的標準標識符提供了FullCAN-style自動(dòng)接收功能。

作為本設計的核心部件，LPC2294不僅擔起主控制器的作用，同時(shí)還作為CAN網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)控制器，與網(wǎng)絡(luò )中的其它節點(diǎn)實(shí)現數據傳輸與交換。

1.2 CAN節點(diǎn)硬件電路組成

CAN節點(diǎn)硬件電路如圖1所示，由ARM微控制器LPC2294、CAN總線(xiàn)收發(fā)器TJA1050T、高速光耦6N137和電源隔離模塊B0505S等組成。

主控芯片LPC2294的晶振頻率范圍為1～30MHz。本設計選晶振頻率為20MHz，通過(guò)設置內部的VPB分頻器可以提高CPU時(shí)鐘頻率。內部256K字節的高速Flash存儲器用于代碼和數據的存儲。對于FLASH存儲器，可通過(guò)內置的串行JTAG接口進(jìn)行在系統編程（ISP），或進(jìn)行在應用編程（IAP）。為了便于調試和系統升級，在設計中可以預留這些接口電路。

LPC2294采用雙電源供電。CPU的供電電壓范圍為1.65～1.95V(1.8V

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