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CAN總線(xiàn)的通信應用系統設計
作者：
時(shí)間：2012-12-10
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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一 CAN總線(xiàn)簡(jiǎn)介
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。CAN是一種多主方式的串行通訊總線(xiàn)，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km時(shí)，CAN 仍可提供高達50Kbit/s的數據傳輸速率。 由于CAN總線(xiàn)具有很高的實(shí)時(shí)性能，因此，CAN已經(jīng)在汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護等領(lǐng)域中得到了廣泛應用。
CAN具有十分優(yōu)越的特點(diǎn)，包括： 低成本,極高的總線(xiàn)利用率, 很遠的數據傳輸距離(長(cháng)達10Km), 高速的數據傳輸速率（高達1Mbit/s）, 可根據報文的ID決定接收或屏蔽該報文, 可靠的錯誤處理和檢錯機制, 發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā),節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下具有自動(dòng)退出總線(xiàn)的功能, 報文不包含源地址或目標地址，僅用標志符來(lái)指示功能信息、優(yōu)先級信息. 標準CAN的標志符長(cháng)度是11位，而擴展格式CAN的標志符長(cháng)度可達29位。CAN 協(xié)議的2.0A版本規定CAN控制器必須有一個(gè)11位的標志符。同時(shí)，在2.0B版本中規定，CAN控制器的標志符長(cháng)度可以是11位或29位。遵循CAN2.0B協(xié)議的CAN控制器可以發(fā)送和接收11位標識符的標準格式報文或29位標識符的擴展格式報文。如果禁止CAN2.0B,則CAN 控制器只能發(fā)送和接收11位標識符的標準格式報文，而忽略擴展格式的報文結構，但不會(huì )出現錯誤。
二 內嵌的CAN模塊的TMS320LF2407
TI（德州儀器）公司的ＤＳＰ芯片TMS320LF2407 內嵌的ＣＡＮ模塊是一個(gè) 1６位的外設模塊。它完全支持CAN2.0 B協(xié)議；可工作在標準模式和擴展模式；支持數據幀和遠程幀；數據收發(fā)采用郵箱方式；有可編程位定時(shí)器；可對中斷配置編程；可編程實(shí)現總線(xiàn)喚醒功能；能自動(dòng)回復遠程請求；有完備的錯誤診斷功能；可進(jìn)行自測試；有自動(dòng)重發(fā)功能。TMS320LF2407是一款性能很強的CAN控制器。郵箱方式是TI公司CAN控制器的一大特點(diǎn)。它們把一個(gè)RAM空間（４８×１６）分為六個(gè)郵箱，每個(gè)占４ ×１６位的存儲空間。郵箱 ０～１是接收郵箱，郵箱４～５是發(fā)送郵箱，而郵箱２～３則可以隨意配置成發(fā)送或接收郵箱。每個(gè)郵箱都由寄存器控制。
三 應用系統設計
針對CAN總線(xiàn)有以上的優(yōu)點(diǎn)以及TI公司的TMS320LF2407 內嵌的ＣＡＮ模塊的方便性和實(shí)用性，本人用四片TMS320LF2407芯片組成一個(gè)CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)行實(shí)時(shí)收發(fā)數據，并根據各自郵箱的標識符判別數據是接收還是丟棄。CAN收發(fā)器使用PHILIPS的PCA82C250，此系統可擴展性強，功能強大，若要增加節點(diǎn)個(gè)數，只需要在CAN總線(xiàn)上掛接帶有ＣＡＮ模塊的控制器即可，并對初學(xué)者及要掌握CAN總線(xiàn)的人來(lái)說(shuō)具有很好的指導意義。
1 系統硬件設計
硬件系統分為兩層：第一層，ＣＡＮ總線(xiàn)與ＤＳＰ控制LF2４07 接口層―實(shí)現CAN總線(xiàn)和LF2407的物理接口；第二層，DSP與外圍器件的信息處理 ，因為L(cháng)F2407 是適用于工控領(lǐng)域應用而設計的一款新型工控型芯片，集成了數字I/O，EV（事件管理器），A/D（模數轉換），SPI（串行外設接口），SCI（異步串行通信接口），CAN控制器等豐富的控制資源。其中具體介紹CAN總線(xiàn)與LF2407的接口電路及要注意的地方。
系統原理如下圖1所示：
CAN總線(xiàn)與LF2407的接口電路: PCA82C250是驅動(dòng)CAN控制器和物理總線(xiàn)間的接口，提供對總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接收功能，硬件原理如下圖2所示。由于PCA82C250是提供5伏電原供電，但由于LF2407是用3.3伏供電，因此要做電平轉換。這里采用最簡(jiǎn)單的電阻分壓來(lái)實(shí)現。其中R2，R3分別取1K和2K，R1取10K，對于二極管D1，這里采用具有快速恢復能力的肖特基二極管1N5819。對于電平轉換，可以采用專(zhuān)門(mén)的集成芯片或直接采用3.3伏供電的CAN收發(fā)器如TI的SN65HVD230。
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