一種基于A(yíng)RM920T的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統

　　1、引言

　　隨著(zhù)工業(yè)控制系統逐步的自動(dòng)化，現代化，現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統得到越來(lái)越多的重視和應用，CAN總線(xiàn)是目前開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，性能價(jià)格比高的一種現場(chǎng)總線(xiàn) 。相對其他現場(chǎng)總線(xiàn)而言，CAN通信控制器的生產(chǎn)廠(chǎng)家最多、品種最全、應用也最為廣泛?；诂F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統智能化、復雜度的提高，作為現場(chǎng)總線(xiàn)的核心部件微處理器，傳統的51芯片，甚至ARM7已經(jīng)逐漸不能滿(mǎn)足需要，ARM9成為合適的選擇。但許多ARM9并沒(méi)有集成CAN接口，擴展CAN接口成為當務(wù)之急。且ARM9將數據地址總線(xiàn)分開(kāi)，而CAN控制器為數據地址總線(xiàn)復用，使得CAN的擴展不能一味照搬51處理器的方式。在CAN模塊驅動(dòng)開(kāi)發(fā)上，現有資料往往只針對Linux系統上的驅動(dòng)開(kāi)發(fā) 進(jìn)行介紹，而現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統對實(shí)時(shí)性的要求使得Linux系統要讓位于更多的實(shí)時(shí)操作系統。

　　本文介紹了一種基于ARM920T現場(chǎng)總線(xiàn)的控制系統，詳細說(shuō)明了其上擴展CAN總線(xiàn)的兩種方式，并給出具體的CAN模塊在實(shí)時(shí)操作系統eCos 上驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的步驟，最后對兩種擴展進(jìn)行了簡(jiǎn)要的比較。

　　2、現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統簡(jiǎn)介

　　該現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統采用EP9315為核心處理器。EP9315是Cirrus Logic公司開(kāi)發(fā)的一款基于ARM920T的工業(yè)級處理器。該現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統除了外擴的CAN總線(xiàn)接口、還外擴64Mb SDRAM和32MB FLASH、并帶有PCMCIA 接口、E PROM接口、512kb SRAM、IDE接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、視頻顯示、彩色VGA TFT LCD觸摸屏、支持模擬VGA連接、視頻解碼支持壓縮視頻輸出和S-VIDEO輸出、PS/2鍵盤(pán)，三個(gè)USB接口、三個(gè)串行接口、音頻接口、1/10/100Mbps以太網(wǎng)接口、紅外線(xiàn)接收口；實(shí)現了控制系統的數字化、智能化；可實(shí)現多種功能，使系統的控制功能本地化，提高了系統的可靠性、實(shí)時(shí)性；簡(jiǎn)化了系統的結構。多接口的系統結構使系統的擴展，變更，拆裝更加靈活便利。

　　3、硬件系統擴展

　　3.1 CAN總線(xiàn)模塊結構

　　本文使用SJA1000T作為CAN控制器擴展CAN模塊 。SJA1000T是使用于汽車(chē)和一般工業(yè)環(huán)境的獨立CAN總線(xiàn)控制器，具有完成CAN高性能通信協(xié)議所要求的全部必要特性；具有簡(jiǎn)單總線(xiàn)連接的SJA1000T可完成物理層和數據鏈路層的所有功能。支持CAN2.0協(xié)議。

　　CAN總線(xiàn)收發(fā)器TJA1040T是CAN控制器和物理總線(xiàn)之間的接口芯片，增強了總線(xiàn)的驅動(dòng)能力，從而增加CAN總線(xiàn)的通信距離并使得一條總線(xiàn)上可以?huà)旄嗟墓濣c(diǎn)。

　　為增強CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的抗干擾能力 ，SJA1000T的TXO和RXO并不直接與TJA1040的TXD和RXD相連，而是通過(guò)兩片光耦隔離芯片6N137與TJA1040T相連。很好地實(shí)現了收發(fā)器與控制器之間的電氣隔離，保護智能節點(diǎn)核心電路安全工作；并實(shí)現了總線(xiàn)上各CAN節點(diǎn)間的電氣隔離。需要強調的是：為實(shí)現這種電氣隔離，光耦器件兩側的直流電源必須是兩個(gè)無(wú)直接電氣聯(lián)系、相互隔離的直流電源。因而采用兩路DC-DC隔離電源實(shí)現。為進(jìn)一步加強安全性和抗干擾能力，可在總線(xiàn)收發(fā)器TJA1040T與CAN總線(xiàn)間串接限流電阻，避免TJA1040T受過(guò)流沖擊。同時(shí)，在CANH和CANL，與地之間并聯(lián)了濾波電容，可以起到濾除總線(xiàn)上的高頻干擾，并具備一定的防電磁輻射能力。此外，通信信號在線(xiàn)路上傳輸時(shí)，信號傳輸到導線(xiàn)的端點(diǎn)時(shí)會(huì )發(fā)生反射，反射信號會(huì )干擾正常信號的傳輸。為消除這種影響，可在CAN總線(xiàn)兩端并接匹配電阻，起到匹配總線(xiàn)阻抗和消除反射的雙重作用。若忽略這些措施，會(huì )使數據通信的抗干擾性和可靠性大大降低，甚至無(wú)法通信。

　　3.2 CAN模塊與ARM9的兩種連接方式

　　SJA1000T數據地址總線(xiàn)復用，而整個(gè)ARM9系列包括ARM920T數據和地址總線(xiàn)分開(kāi)。這就使得它與ARM9系列的連接不能像傳統的用于51單片機系列方式擴展連接，本文給出兩種擴展方式 ：全部IO口連接方式和最少I(mǎi)O口的數據信號線(xiàn)連接方式。