基于LPC2194的4 路 CAN網(wǎng)橋設計

CAN總線(xiàn)以其設計獨特、成本低、可靠性高、實(shí)時(shí)性和抗干擾能力強等特點(diǎn)，在汽車(chē)工業(yè)、機械工業(yè)、紡織工業(yè)、機器人、數控機床、醫療器械等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。從高速網(wǎng)絡(luò )到低速的多路接線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )都可以使用CAN總線(xiàn)，其最高傳輸速率可以達到1 Mbps，最遠傳輸距離可達10 km(傳輸速率在5 kbps以下時(shí))。但是當要求傳輸速率較高且傳輸距離較遠時(shí)，單條總線(xiàn)就無(wú)法完成；而且在大型的網(wǎng)絡(luò )中，經(jīng)常需要多條總線(xiàn)的接入。這就需要同時(shí)有中繼與路由功能的CAN網(wǎng)橋來(lái)實(shí)現以上功能。
本文設計的4路CAN網(wǎng)橋可以延長(cháng)CAN傳輸距離，擴展CAN通信網(wǎng)絡(luò )；同時(shí)具有路由功能，可實(shí)現不同CAN網(wǎng)絡(luò )之間的不同路由、不同通信速率的轉換，能夠在大型CAN網(wǎng)絡(luò )中起到關(guān)鍵作用。

1 4路CAN網(wǎng)橋的設計方案
1．1 CAN網(wǎng)橋的優(yōu)點(diǎn)
使用4路CAN網(wǎng)橋對網(wǎng)絡(luò )性能的改善有著(zhù)很大的幫助，在大型網(wǎng)絡(luò )的組網(wǎng)中有以下優(yōu)點(diǎn)：
①可以延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )的傳輸距離，特別是經(jīng)過(guò)幾個(gè)CAN網(wǎng)橋的中繼之后，可以極大地延長(cháng)傳輸距離，能夠達到幾千米甚至幾十千米。
②可以增大CAN網(wǎng)絡(luò )的規模，4路CAN網(wǎng)橋有4個(gè)CAN支路，每條支路又可以增加新的CAN網(wǎng)橋，因此可以組成大規模的CAN網(wǎng)絡(luò )。
③可以實(shí)現不同網(wǎng)絡(luò )之間不同路由的選擇，增強了CAN網(wǎng)絡(luò )的可靠性。
1．2 設計方案
CAN網(wǎng)橋的設計方案一般分為單MCU和多MCU兩種。單MCU速度較慢，不適用于高速網(wǎng)絡(luò )；多MCU方案結構復雜，穩定性較差。針對以上情況，本設計采用了自帶4路CAN控制器的ARM微控制器LPC2194，同時(shí)避免了MCU速度慢和多MCU網(wǎng)絡(luò )復雜的情況。
LPC2194的特點(diǎn)如下：
①具有32位的ARM7微控制器，帶有256 KB的嵌入式高速Flash存儲器。32位代碼能夠在最高時(shí)鐘頻率下運行，且功耗極低，處理速度極快。
②自帶4路互聯(lián)的CAN控制器，完全支持CAN2．0B和ISO1198-1的標準，每個(gè)CAN控制器均可以實(shí)現1Mbps的速率。其全局驗收濾波器可識別所有總線(xiàn)的11位和29位Rx標識符，相對于SJA1000的CAN控制器有著(zhù)明顯的優(yōu)勢。

2 4路CAN網(wǎng)橋的硬件設計
2．1 總體設計
由于LPC2194集成4路CAN控制器，因此能夠方便地實(shí)現4路CAN總線(xiàn)接口，既減小了系統的規模，又提高了系統的穩定性。本設計采用LPC2194作為主控芯片，具有隔離和保護的CTM8251T作為CAN收發(fā)器。系統的整體結構如圖1所示。