Small RTOS51 下CAN總線(xiàn)數據收發(fā)實(shí)現

1 CAN總線(xiàn)簡(jiǎn)介

現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)FCS（Fieldbus Control System）成為當今工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，德國B(niǎo)osch公司的CAN（1Mbit/s）是國際標準之一，也是Controller Area Network 的應用標準。它屬于現場(chǎng)總線(xiàn)范疇，是一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )。由于其高性能、高可靠性、及獨特設計，CAN總線(xiàn)已成為目前國外最普及和實(shí)時(shí)性最高的現場(chǎng)總線(xiàn)。CAN總線(xiàn)在可靠性和實(shí)時(shí)性方面遠遠優(yōu)于RS-485等工業(yè)現線(xiàn)CAN總線(xiàn)主要有下列特征：

1. 數據信號采用差分電壓傳輸，兩條信號線(xiàn)”CAN_H”和” CAN_L”。

2. 傳輸介質(zhì)可用雙絞線(xiàn)、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(shí)距離最長(cháng)為40m)。

3. 節點(diǎn)不分主從，節點(diǎn)任意時(shí)刻可向其他節點(diǎn)發(fā)送信息，依據優(yōu)先權進(jìn)行總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)，滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求。

4. 采用非破壞性基于優(yōu)先權總線(xiàn)仲裁技術(shù)。

5. 采用短幀結構，每幀為8bit，保證了數據出錯率低。

6. 可以點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播方式傳送接收數據。

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(dòng)重發(fā)送。
2Small RTOS51簡(jiǎn)介

Small RTOS51 是一個(gè)用于8051系列單片機的多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統。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RAM。一般的實(shí)時(shí)操作系統如RTX Tiny 雖然小，但是任務(wù)沒(méi)有優(yōu)先級和中斷管理，也無(wú)源代碼，而uc/os-II規模太大，需要大量外部RAM?；诖?，Small RTOS51是專(zhuān)為51 單片機編寫(xiě)嵌入式操作系統，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(gè)典型的CAN節點(diǎn)

3.1.CAN總線(xiàn)接口的結構

一個(gè)CAN總線(xiàn)接口有3 部分組成，如圖（a）所示，它們分別對應于CAN總線(xiàn)的物理層、數據鏈路層和應用層。

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

中間層為CAN控制器，CAN控制器負責處理數據幀，完成數據的打包、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(xiàn)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）

（a）CAN接口結構



3.2.節點(diǎn)電路設計

（1）SJA1000與單片機接口電路



（b）SJA1000與單片機接口電路

SJA1000 的AD0-AD7與單片機的數據總線(xiàn)相連，地址A17作為SJA1000的片選使能端，由ALE、WR、RD控制SJA1000 數據的發(fā)送和接收。注意SJA1000復位端的連接，單片機是高電平復位，而SJA1000是低電平復位，因此復位信號要通過(guò)一個(gè)反相器與SJA1000復位端相連。另外SJA1000的11腳MODE接高電平，選擇Intel二分頻模式 。SJA1000的16腳時(shí)中斷信號輸出，在中斷允許情況下，有中斷發(fā)生時(shí)，16腳出現有高電平到低電平的跳變。因此16腳可以直接與單片機的外部中斷輸入腳相連接。

SJA1000的ODE引腳可選擇接口模式：

◆Intel模式MODE高

◆M0torola模式MODE低