淺談Small RTOS51 下CAN總線(xiàn)數據收發(fā)實(shí)現

　　現場(chǎng)總線(xiàn)（Fieldbus）是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)數據總線(xiàn)，它主要解決工業(yè)現場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場(chǎng)設備間的數字通信以及這些現場(chǎng)控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問(wèn)題。由于現場(chǎng)總線(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，因而受到了許多標準團體和計算機廠(chǎng)商的高度重視?，F場(chǎng)總線(xiàn)（Fieldbus）是20世紀80年代末、90年代初國際上發(fā)展形成的，用于 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)

　　過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的現場(chǎng)智能設備互連通訊網(wǎng)絡(luò )。它作為工廠(chǎng)數字通信網(wǎng)絡(luò )的基礎，溝通了生產(chǎn)過(guò)程現場(chǎng)及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個(gè)基層網(wǎng)絡(luò )，而且還是一種開(kāi)放式、新型全分布控制系統。這項以智能傳感、控制、計算機、數字通訊等技術(shù)為主要內容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并將導致自動(dòng)化系統結構與設備的深刻變革。國際上許多實(shí)力、有影響的公司都先后在不同程度上進(jìn)行了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。德國B(niǎo)osch公司的CAN（1Mbit/s）是國際標準之一，也是Controller Area Network 的應用標準。它屬于現場(chǎng)總線(xiàn)范疇，是一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )。由于其高性能、高可靠性、及獨特設計，CAN總線(xiàn)已成為目前國外最普及和實(shí)時(shí)性最高的現場(chǎng)總線(xiàn)。CAN總線(xiàn)在可靠性和實(shí)時(shí)性方面遠遠優(yōu)于RS-485等工業(yè)現線(xiàn)CAN總線(xiàn)主要有下列特征：

　　1. 數據信號采用差分電壓傳輸，兩條信號線(xiàn)"CAN_H"和" CAN_L".

　　2. 傳輸介質(zhì)可用雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，具有較強的抗干擾能力。直接通信距離最大可達10km（速率小于5kbit/s），最高通信速率可達1Mbit/s（此時(shí)距離最長(cháng)為40m）。

　　3. 節點(diǎn)不分主從，節點(diǎn)任意時(shí)刻可向其他節點(diǎn)發(fā)送信息，依據優(yōu)先權進(jìn)行總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)，滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求。

　　4. 采用非破壞性基于優(yōu)先權總線(xiàn)仲裁技術(shù)。

　　5. 采用短幀結構，每幀為8bit,保證了數據出錯率低。

　　6. 可以點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播方式傳送接收數據。

　　7. 發(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯而遭破壞的幀可自動(dòng)重發(fā)送。

　　2 Small RTOS51簡(jiǎn)介

　　Small RTOS51是一個(gè)用于8051系列單片機的多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統。8051系列單片機一般只有很少的ROM和RAM資源，如P89C51只有4KB Flash和128字節RAM.單片微型計算機簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機，又稱(chēng)為微型控制器，是微型計算機的一個(gè)重要分支。單片機是70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種大規模集成電路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統于同一硅片的器件。80年代以來(lái)，單片機發(fā)展迅速，各類(lèi)新產(chǎn)品不斷涌現，出現了許多高性能新型機種，現已逐漸成為工廠(chǎng)自動(dòng)化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。一般的實(shí)時(shí)操作系統如RTX Tiny 雖然小，但是任務(wù)沒(méi)有優(yōu)先級和中斷管理，也無(wú)源代碼，而uc/os-II規模太大，需要大量外部RAM.基于此，Small RTOS51是專(zhuān)為51 單片機編寫(xiě)嵌入式操作系統，它使用了RTX51 Tiny 的堆棧管理機制，并像uc/os-II一樣是搶占式的。

　　3 一個(gè)典型的CAN節點(diǎn)

　　3.1.CAN總線(xiàn)接口的結構

　　一個(gè)CAN總線(xiàn)接口有3 部分組成，如圖（a）所示，它們分別對應于CAN總線(xiàn)的物理層、數據鏈路層和應用層。

　　最上層為微控制器，主要負責上層應用以及系統控制，包括CAN協(xié)議的應用層協(xié)議的實(shí)現，協(xié)調各系統設備的工作。（本設計采用的MCU是8051）

　　中間層為CAN控制器，CAN控制器負責處理數據幀，完成數據的打包、解包，錯誤界定，并提供報文緩沖和傳輸濾波。（本設計采用的CAN總線(xiàn)控制器是Philips公司生產(chǎn)SJA1000）

　　最底層為CAN收發(fā)器，主要是接口電平的轉換，接口電器特性的處理。（本設計采用82C250）

　?。╝）CAN接口結構