基于A(yíng)RM7處理器的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設計
加入技術(shù)交流群
lpc2119內部集成2個(gè)can控制器，每一個(gè)can控制器都與獨立can控制器sja1000有著(zhù)相似的寄存器結構。其主要的區別在于標識符接收過(guò)濾的編程操作上，篇幅有限這里不作詳述。它的主要特性有:單個(gè)總線(xiàn)上的數據傳輸速率高達1mb/s;32位寄存器和ram訪(fǎng)問(wèn);兼容can2.0b，iso11898-1規范;全局驗收濾波器可以識別所有的11位和29位標識符;驗收濾波器為選擇的標準標識符提供full can-style自動(dòng)接收。
3.2 數據采集和人機接口
傳感器接口的選用應根據實(shí)際系統所要實(shí)現的功能而定，由傳感器將被測量轉化成電量。由于測試環(huán)境的電磁干擾、傳感器和放大器自身的影響，往往使信號中含有多種頻率成分的噪音，直接從傳感器輸出的信號需要經(jīng)過(guò)信號調理電路作進(jìn)一步的處理才能使后續電路得以正常工作。經(jīng)過(guò)調理后的信號輸入到lpc2119的模擬信號輸入端p0.27-p0.30，lpc2119內有4路10位adc，轉換時(shí)間低至2.44μs。
人機接口利用lpc2119豐富的gpio接口采用led顯示輸出和鍵盤(pán)輸入，如圖2所示。本設計采用4個(gè)led分別表示節點(diǎn)電源、數據通信狀態(tài)、聯(lián)機指示和錯誤指示。鍵盤(pán)設計了6個(gè)按鍵用來(lái)設置節點(diǎn)的報文濾波、節點(diǎn)的波特率及節點(diǎn)復位等功能。
3.3 can總線(xiàn)接口
根據圖2所示，can接口部分包括lpc2119（內置can控制器）、光電耦合器和總線(xiàn)收發(fā)器。can總線(xiàn)遵循iso的標準模型，分為數據鏈路層和物理層。在工程上通常由can控制器和收發(fā)器來(lái)實(shí)現。收發(fā)器選擇philips公司的tja1050高速收發(fā)器，它符合iso11898標準。can控制器主要完成can的通訊協(xié)議，實(shí)現報文的裝配和拆分、接收信息的過(guò)濾和校驗等。收發(fā)器tja1050則是實(shí)現can控制器和通訊線(xiàn)路的物理連接，提高can總線(xiàn)的驅動(dòng)能力和可靠性。
為了進(jìn)一步提高系統的抗干擾能力，lpc2119引腳tx1、rx1與收發(fā)器tja1050并不是直接相連的，而是通過(guò)高速光耦6n137后與tja1050相連。電路中可采用隔離型dc/dc 模塊向收發(fā)器電路供電。dc/dc模塊采用金升陽(yáng)的b0505s-1w定電壓輸入隔離非穩壓?jiǎn)屋敵鲂蚫c/dc模塊，隔離電壓≥1000vdc。這樣就可以很好地實(shí)現總線(xiàn)上各接點(diǎn)的電氣隔離，這部分電路雖增加了復雜性，但卻保證了穩定性和安全性。
tja1050與can總線(xiàn)的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施，canh和canl與地之間并聯(lián)了兩個(gè)小電容ch和cl可以起到濾除總線(xiàn)上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。電容值須由節點(diǎn)的數量和波特率決定，當tja1050 的輸出級阻抗大約是20ω，總線(xiàn)系統有10個(gè)節點(diǎn)速度是500kbps，則電容的值不應該超過(guò)470pf。另外在兩根can總線(xiàn)接入端與地之間分別反接了一個(gè)保護二極管，當can 總線(xiàn)有較高的負電壓時(shí)通過(guò)二極管的短路可起到一定的過(guò)壓保護作用。根據tja1050的特性，本設計中can終端電阻使用了分裂終端，即總線(xiàn)端節點(diǎn)的兩個(gè)終端電阻都被分成兩個(gè)等值的電阻，用兩個(gè)60ω的電阻代替一個(gè)120ω的電阻,這樣可以有效的減少輻射。由于使用了分裂終端，tja1050的emc性能得到優(yōu)化而且不會(huì )產(chǎn)生扼流。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/152572.htm
4 can總線(xiàn)應用層通信協(xié)議的制定
can總線(xiàn)應用層協(xié)議制定的總體目標是最大限度地發(fā)揮can總線(xiàn)的優(yōu)異性能，使通信更加規范、可靠，提高實(shí)時(shí)性，降低總線(xiàn)負載率。在設計系統的應用層通信協(xié)議時(shí)，需要考慮以下兩個(gè)方面的內容:
（1） 結合系統的設計要求，分析通信中所有信息對象，確定需要支持的通信傳輸模式;
（2） 確定標識符的分配方案，定義幀格式。下面分別討論之。
4.1 確定通信的傳輸模式
本系統要求實(shí)現廣播式通信用來(lái)對全部從結點(diǎn)或部分從結點(diǎn)發(fā)布信息，同時(shí)主結點(diǎn)還要具備能夠對單個(gè)結點(diǎn)進(jìn)行操作的功能。因此定義以下三種傳輸模式:
（1） 支持全局／局部廣播式通信。主結點(diǎn)向全部或部分結點(diǎn)發(fā)送信息，從結點(diǎn)接收信息后進(jìn)行相應動(dòng)作，不回送確認信息。
（2） 支持點(diǎn)對點(diǎn)式通信。主結點(diǎn)向某個(gè)從結點(diǎn)發(fā)送信息請求數據，從結點(diǎn)接收到請求后讀取數據，并向主結點(diǎn)發(fā)送請求的數據。
（3） 支持點(diǎn)對點(diǎn)式通信。主結點(diǎn)向某個(gè)從結點(diǎn)發(fā)送信息，從結點(diǎn)接收到信息后執行相應操作，但不回送確認信息。
4.2 確定標識符的分配方案
確定標識符的分配方案，定義幀格式。標識符是can總線(xiàn)實(shí)現仲裁的依據，也是協(xié)議的關(guān)鍵，其分配方案要滿(mǎn)足個(gè)節點(diǎn)及信息對優(yōu)先級的要求。本文在協(xié)議中定義了兩種類(lèi)型的幀:信息幀和數據幀。信息幀用來(lái)傳送主結點(diǎn)對從結點(diǎn)的命令、配置信息以及通信中的連接響應信息等。而從結點(diǎn)向上傳送過(guò)程數據則通過(guò)數據幀來(lái)實(shí)現。信息幀的優(yōu)先級高于數據幀。
設計中通信協(xié)議采用can2.0a標準幀格式，只用數據幀，不采用遠程幀。報文的格式如表1所示。本文對11位id進(jìn)行了重新定義。dlc用于表示數據域的長(cháng)度0～7個(gè)字節;m/s用于表示報文的傳播方向，0表示主站向從站發(fā)消息，1表示從站向主站發(fā)消息;b/p表示通信方式，0表示廣播式通信，1表示點(diǎn)對點(diǎn)通信;m/d表示幀類(lèi)型，0表示信息幀，1表示數據幀;id（7-0）用于表示報文標識符;type用于表示報文是單幀報文還是多幀報文，該位為0時(shí)表示單幀或結束幀，該位為1時(shí)表示多幀報文;cmd表示命令標識，包括:0a表示上傳命令，0b表示下載命令，0c表示聯(lián)機命令，0d表示報警命令等;data表示數據域。
評論