基于C8O51FO4O的CAN總線(xiàn)中繼器設計與實(shí)現

3 中繼器MCU狀態(tài)控制設計
由于中繼器采用雙MCU設計，在進(jìn)行數據傳輸的時(shí)候MCU不僅要監控CAN總線(xiàn)上的數據傳輸，還要監控SPI的數據傳輸，尤其是SPI的主從狀態(tài)正確轉換就顯得十分重要了，如圖4所示。

3．1 MOUO的設計
(1)系統初始化，開(kāi)CAN0中斷，設SPIO為主狀態(tài)，監測SPIl是否為從狀態(tài)。如果SPIl長(cháng)期是主狀態(tài)，標志通訊錯誤；
(2)CAN0接收上層發(fā)過(guò)來(lái)的數據，判斷SPIl是否為從狀態(tài)，如果是，就把CAN0數據轉發(fā)給SPIO并等發(fā)送完成，如果不是，就向主節點(diǎn)發(fā)送錯誤狀態(tài)幀；
(3)設SPI0為從狀態(tài)，判斷SPIl是否為主狀態(tài)，如果是，就等待SPIl發(fā)送數據；如果不是，延時(shí)10 ms，再判斷還不是，就向主節點(diǎn)發(fā)送錯誤幀；
(4)SPIO接收到SPI1的完整數據后，轉發(fā)給CAN0，向主節點(diǎn)發(fā)數據，完成一次通訊。
3．2 MCUl的設計
(1)系統初始化，開(kāi)CANl中斷，設SPll為從狀態(tài)，準備接收MCU0通過(guò)SPIO發(fā)來(lái)的數據：
(2)監測SPIO是否為主狀態(tài)，如果是，就等待接收SPIO的數據，如果不是，就返回錯誤標志位；
(3)接收到SPIO傳來(lái)的數據，把SPll設為主，開(kāi)CANl中斷，將數據通過(guò)CANl發(fā)送到下一級相應ID節點(diǎn)；
(4)等待CANl下一級節點(diǎn)發(fā)回的回答幀，并判延時(shí)10ms是否到，10ms沒(méi)有收到回答幀，判SPIO是否為從，如果是從，發(fā)下一級錯誤幀，如果不是，等待SPIO轉為從的狀態(tài)；
(5)SPIl是主狀態(tài)并且SPIO為從狀態(tài)時(shí)，CANl轉發(fā)數據給SPIl并等發(fā)送完成。

4 系統的實(shí)時(shí)性分析
中繼器給系統帶來(lái)方便的同時(shí)，也給系統增加了一些存儲轉發(fā)延時(shí)，因此在軟件設計中必須考慮系統的實(shí)時(shí)性，盡量縮短數據的存儲轉發(fā)時(shí)間。通過(guò)對本文提出的雙MCU中繼器系統的分析，影響系統實(shí)時(shí)性的主要有以下幾個(gè)方面：
(1)0級CAN總線(xiàn)發(fā)送接收各一幀數據的時(shí)間，主要受通信協(xié)議(CAN2．0A或2．0B)及CAN0波特率決定；
(2)CAN0產(chǎn)生中斷，通知MCU0準備向SPIO發(fā)送時(shí)間(中斷時(shí)間)；
(3) SPI的波特率和發(fā)送接收的字節數決定SPIO、SPIl發(fā)送接收時(shí)間；
(4)MCUl等待時(shí)間和MCU1通過(guò)CANl向1級CAN節點(diǎn)發(fā)送和接收1幀數據的時(shí)間；
(5)l級節點(diǎn)模塊MCU響應測量時(shí)間，受CANl波特率和通信協(xié)議的影響。
總之，當0級和l級實(shí)測距離是5km，CAN0和CANl波特率為6．91K，SPI的波特率為1M時(shí)，主節點(diǎn)到l級節點(diǎn)發(fā)送接收一次數據的時(shí)間為0．12s，達到大壩監測的實(shí)時(shí)性要求。

5 結論
本文設計的中繼器完成了各項設計指標，符合工程的要求，并且在拉西瓦水電站高拱壩的高邊坡大型遠程監控系統中承擔數據轉發(fā)和網(wǎng)絡(luò )拓展功能，運行結果表明，傳輸數據穩定可靠，并且運行正常。