基于A(yíng)RM7處理器的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設計

1 引言
can（controller area network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò )，最初是由德國bosch公司為解決汽車(chē)監控系統中的自動(dòng)化系統集成而設計的數字信號通信協(xié)議，屬于總線(xiàn)式串行通信網(wǎng)絡(luò )。由于can總線(xiàn)自身的特點(diǎn)，其應用領(lǐng)域由汽車(chē)行業(yè)擴展到過(guò)程控制、機械制造、機器人和樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域，被公認為最有發(fā)展前景的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。
can總線(xiàn)系統網(wǎng)絡(luò )拓撲結構采用總線(xiàn)式結構，其結構簡(jiǎn)單、成本低，并且采用無(wú)源抽頭連接，系統可靠性高。本設計在保證系統可靠工作和降低成本的條件下，具有通用性、實(shí)時(shí)性和可擴展性等持點(diǎn)。

2 系統總體方案設計
整個(gè)can網(wǎng)絡(luò )由上位機（上位機也是網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)）和各網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)組成（見(jiàn)圖1）。上位機采用工控機或通用計算機，它不僅可以使用普通pc機的豐富軟件，而且采用了許多保護措施，保證了安全可靠的運行，工控機特別適合于工業(yè)控制環(huán)境惡劣條件下的使用。上位機通過(guò)can總線(xiàn)適配卡與各網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)進(jìn)行信息交換，負責對整個(gè)系統進(jìn)行監控和給下位機發(fā)送各種操作控制命令和設定參數。
網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)由傳感器接口、下位機、can控制器和can收發(fā)器組成，通過(guò)can收發(fā)器與總線(xiàn)相連，接收上位機的設置和命令。傳感器接口把采集到的現場(chǎng)信號經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)處理后，由can收發(fā)器經(jīng)由can總線(xiàn)與上位機進(jìn)行數據交換，上位機對傳感器檢測到的現場(chǎng)信號做進(jìn)一步分析、處理或存儲，完成系統的在線(xiàn)檢測，計算機分析與控制。本設計can總線(xiàn)傳輸介質(zhì)采用雙絞線(xiàn)。

圖 1 can總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統結構

3 can總線(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件設計
本文給出以arm7tdmi內核philips公司的lpc2119芯片作為核心構成的智能節點(diǎn)電路設計。該智能節點(diǎn)的電路原理圖如圖2所示。該智能節點(diǎn)的設計在保證系統可靠工作和降低成本的條件下，具有通用性、實(shí)時(shí)性和可擴展性等特點(diǎn)，下面分別對電路的各部分做進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖2 can總線(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò )點(diǎn)

3.1 lpc2119處理器特點(diǎn)
lpc2119是philips公司推出的一款高性?xún)r(jià)比很處理器。lpc2119是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位arm7tdmi-stm cpu，并帶有128kb嵌入的高速flash存儲器。獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運行，對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位thumb模式將代碼規模降低超過(guò)30%，而性能的損失卻很小。實(shí)行流水線(xiàn)作業(yè)，提供embedded ice邏輯，支持片上斷點(diǎn)和調試點(diǎn)，具有先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)和調試環(huán)境。
lpc2119具有非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、4路10位adc、2路can、pwm通道、多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16c550工業(yè)標準uart、高速i2c接口（400 khz）和2個(gè)spi接口，46個(gè)gpio以及多達9個(gè)外部中斷使它們特別適用于汽車(chē)、工業(yè)控制應用以及醫療系統和容錯維護總線(xiàn)。