基于dsPIC30F6014數字信號控制器的CAN節點(diǎn)設計

引言
CAN，全稱(chēng)為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。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-bus已被廣泛應用到各個(gè)自動(dòng)化控制系統中，具有不可比擬的優(yōu)越性。
新型16位dsPIC30F6014數字信號控制器結合單片機的控制優(yōu)點(diǎn)及數字信號處理器(DSP)的高速運算特性，為嵌入式系統提供了單一芯片解決方案。
本篇論文以CAN協(xié)議為基礎，結合dsPIC30F6014的突出性能，在設計通訊接口過(guò)程中，提出了基于dsPIC30F6014數字信號控制器的CAN節點(diǎn)設計方法。

1 dsPIC30F6014數字信號控制器與CAN總線(xiàn)

1.1 dsPIC30F6014數字信號控制器特點(diǎn)

dsPIC30F6014數字信號控制器（DSC）是單片嵌入式控制器，它集成了單片機（MCU）的控制功能以及數字信號處理器（DSP）的計算能力和數據吞吐能力，運算速度可達20和30 MIPS，配備自編程閃存，并能在工業(yè)級溫度和擴展級溫度范圍內工作。以16位單片機為核心的 dsPIC30F6014數字信號控制器不僅具有功能強大的外圍設備和快速中斷處理能力，又融合了可管理高速計算活動(dòng)的數字信號處理器功能。dsPIC30F CPU 模塊采用16 位（數據）改良的哈佛架構，并帶有增強型指令集包含對DSP 的有力支持。CPU 擁有24 位指令字，指令字帶有長(cháng)度可變的操作碼字段。 程序計數器（PC）為24位寬，可以尋址高達4M × 24 位的用戶(hù)程序存儲器空間。 單周期指令預取機制用來(lái)幫助維持吞吐量并提供可預測的執行。配備144K字節增強型閃存及8K字節靜態(tài)RAM，8K字節EEPROM，能支持大型的復雜應用。dsPIC系列產(chǎn)品與現有嵌入式系統不同，系統集成了振蕩器，低電壓檢測，看門(mén)狗定時(shí)器，產(chǎn)品無(wú)需使用額外的元件，可降低主板面積和系統成本，為嵌入式系統提供了單一芯片解決方案。此外還具備一系列片上功能，包括I/O端口、定時(shí)器、輸入捕捉、輸出比較、UART、12位A/D轉換器、SPI接口、I2C接口及ＣＡＮ通信等模塊。結構圖如圖1所示：

這些特性使之成為需要更高精確度、更快轉速或無(wú)傳感器控制的電機控制應用領(lǐng)域如非傳感無(wú)刷直流電機、磁阻轉換和感應電機的理想解決方案，另外還可以應用于因特網(wǎng)接入設備和汽車(chē)產(chǎn)品；生物特徵檢測保護--如指紋識別；不間斷電源、電源管理和話(huà)音開(kāi)關(guān)(話(huà)音識別系統)等領(lǐng)域。

1.2 CAN總線(xiàn)技術(shù)特點(diǎn)

CAN是主要用于各種過(guò)程（設備）監測及控制的一種網(wǎng)絡(luò )。最初是德國B(niǎo)OSCH公司為汽車(chē)的監測、控制系統而設計的。由于CAN具有卓越的特性和極高的可靠性，特別適合于工業(yè)過(guò)程中監控設備的互連，因此，越來(lái)越受到工業(yè)界的重視。具體來(lái)說(shuō)，CAN具有如下特性：
（1） CAN可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò )上任意一個(gè)節點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò )上的其他節點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活；
（2） CAN可以點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)（成組）及全局廣播方式傳送接收數據；
（3） CAN網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)信息可分成不同的優(yōu)先級，可以滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求；
（4） CAN采用非破壞性總線(xiàn)仲載技術(shù)。當兩個(gè)節點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò )上發(fā)送數據時(shí)，優(yōu)先級低的點(diǎn)主動(dòng)停止數據發(fā)送，而優(yōu)先級高的節點(diǎn)可不受影響地繼續傳輸數據，大大地節省了總線(xiàn)仲載沖突時(shí)間，在網(wǎng)絡(luò )負載很重的情況下也不會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )癱瘓；
（5） CAN的直接通信距離最大可達10km（速率小于5kbps），最高通信速率可達1Mkbps（此時(shí)距離最長(cháng)為40m）。