利用LPC2194的4路CAN網(wǎng)橋設計

　　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)：

　?、倏梢匝娱L(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。

　?、诳梢栽龃驝AN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 )。

　?、劭梢詫?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：

　?、倬哂?2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。

　?、谧詭?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。

　　2．2 微控制器與CTM8251T的接口設計

　　CTM8251T是一款帶隔離的通用CAN收發(fā)器模塊。該模塊內部集成了所有必需的CAN隔離及CAN收發(fā)器件，具有2 500 V的隔離功能和CAN-bus總線(xiàn)過(guò)壓保護作用。該模塊符合ISO11898標準，因此可以與其他遵從ISO11898標準的CAN收發(fā)器相互操作。由于微控制器LPC2194集成的4路CAN控制器完全相同，因此本設計中只給出1路CAN控制器與CTM8251T的連接圖，如圖2所示。

　　3 4路CAN網(wǎng)橋的軟件設計

　　4路CAN網(wǎng)橋不同于一般的CAN中繼器，可以選擇不同的路由和不同的通信速率。本設計中，4路CAN接口均可以實(shí)現與其他3路之間不同路由的選擇和不同通信速率之間的轉換，極大地增強了網(wǎng)絡(luò )的可擴展性。4路CAN網(wǎng)橋的工作模式分為兩種：配置模式，可以選擇路由和不同支路的CAN通信速率；正常工作模式，根據所配置的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行工作。

　　3．1 配置模式

　　配置模式的主要工作是將配置信息寫(xiě)入EEPROM中，在正常工作時(shí)可以讀取配置的信息。配置模式的程序流程如圖3所示。

　3．2 正常工作模式