遠動(dòng)系統RTU的CAN總線(xiàn)適配卡設計

摘    要： 本文結合一個(gè)具體的CAN總線(xiàn)工業(yè)控制系統，先分析了CAN卡的功能和體系結構，接著(zhù)分析了工控機的ISA總線(xiàn)和CAN卡的接口電路設計方法以及CAN總線(xiàn)的收發(fā)電路。給出了一個(gè)完整遠動(dòng)系統RTU的CAN總線(xiàn)適配卡的硬件電路設計方法。
關(guān)鍵詞：遠動(dòng)系統；RTU；工控機；CAN總線(xiàn)適配卡；接口電路

引言
遠動(dòng)系統是指控制設備遠距離控制被控對象，以及兩者交換信息的一種控制系統。當前的遠動(dòng)系統均是數據采集與監視控制系統，它是以計算機為核心，綜合利用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)等以完成遙控、遙測、遙信、遙調的一種控制系統。遠動(dòng)系統可分為三大部分：調度端、通道、遠方終端單元(RTU)。 RTU主要是接受調度端的命令去控制現場(chǎng)的各個(gè)被控對象，以及對現場(chǎng)被控對象進(jìn)行數據監測并將數據送往調度端。圖1是一個(gè)基于CAN總線(xiàn)的RTU體系結構圖。 本文要討論的是插在工控機ISA槽中的CAN適配卡的硬件設計技術(shù)。

CAN適配卡的功能和結構
智能適配卡插在工控機的ISA擴展槽中，它位于工控機和CAN總線(xiàn)節點(diǎn)之間，本身也是CAN總線(xiàn)系統的一個(gè)節點(diǎn)機(主節點(diǎn))。主要功能是接收工控機的命令，下發(fā)給下位CAN總線(xiàn)節點(diǎn)機(RTU的各個(gè)功能模塊)，并從下位CAN節點(diǎn)機接收現場(chǎng)數據傳送給工控機。適配卡的結構見(jiàn)圖2所示。

工控機的ISA總線(xiàn)和CAN適配卡的接口電路設計
要實(shí)現PC機和CAN控制器之間的數據傳送，必須在PC機和適配卡上的MPU之間建立起雙向的數據交換通道。通過(guò)ISA總線(xiàn)實(shí)現單片機系統與主機之間交換數據有以下兩種實(shí)現方法：一是靜態(tài)數據傳送。采用并行接口器件8255等，或鎖存器如74LS373等構成一字節深度的FIFO。這種方法較為簡(jiǎn)單，但一次傳輸的數據量小，只適應數據量小、速度要求不高的場(chǎng)合；二是共用單片機系統外部數據存儲器。此時(shí)可直接采用集成雙端口RAM或通用RAM，加上一些控制邏輯組成雙口RAM電路。本設計選擇后者。
目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的雙口RAM有IDT公司和Cypress公司的產(chǎn)品，本卡選用2K