基于ARM7處理器的CAN總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1 引言
can（controller area network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，最初是由德國bosch公司為解決汽車監(jiān)控系統(tǒng)中的自動(dòng)化系統(tǒng)集成而設(shè)計(jì)的數(shù)字信號(hào)通信協(xié)議，屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于can總線自身的特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域由汽車行業(yè)擴(kuò)展到過程控制、機(jī)械制造、機(jī)器人和樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域，被公認(rèn)為最有發(fā)展前景的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
can總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，并且采用無源抽頭連接，系統(tǒng)可靠性高。本設(shè)計(jì)在保證系統(tǒng)可靠工作和降低成本的條件下，具有通用性、實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性等持點(diǎn)。

2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
整個(gè)can網(wǎng)絡(luò)由上位機(jī)（上位機(jī)也是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）和各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成（見圖1）。上位機(jī)采用工控機(jī)或通用計(jì)算機(jī)，它不僅可以使用普通pc機(jī)的豐富軟件，而且采用了許多保護(hù)措施，保證了安全可靠的運(yùn)行，工控機(jī)特別適合于工業(yè)控制環(huán)境惡劣條件下的使用。上位機(jī)通過can總線適配卡與各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交換，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和給下位機(jī)發(fā)送各種操作控制命令和設(shè)定參數(shù)。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由傳感器接口、下位機(jī)、can控制器和can收發(fā)器組成，通過can收發(fā)器與總線相連，接收上位機(jī)的設(shè)置和命令。傳感器接口把采集到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理后，由can收發(fā)器經(jīng)由can總線與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，上位機(jī)對(duì)傳感器檢測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)做進(jìn)一步分析、處理或存儲(chǔ)，完成系統(tǒng)的在線檢測(cè)，計(jì)算機(jī)分析與控制。本設(shè)計(jì)can總線傳輸介質(zhì)采用雙絞線。

圖 1 can總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 can總線智能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
本文給出以arm7tdmi內(nèi)核philips公司的lpc2119芯片作為核心構(gòu)成的智能節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)。該智能節(jié)點(diǎn)的電路原理圖如圖2所示。該智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)在保證系統(tǒng)可靠工作和降低成本的條件下，具有通用性、實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，下面分別對(duì)電路的各部分做進(jìn)一步的說明。

圖2 can總線智能網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)

3.1 lpc2119處理器特點(diǎn)
lpc2119是philips公司推出的一款高性價(jià)比很處理器。lpc2119是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位arm7tdmi-stm cpu，并帶有128kb嵌入的高速flash存儲(chǔ)器。獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行，對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。實(shí)行流水線作業(yè)，提供embedded ice邏輯，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)，具有先進(jìn)的軟件開發(fā)和調(diào)試環(huán)境。
lpc2119具有非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、4路10位adc、2路can、pwm通道、多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16c550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)uart、高速i2c接口（400 khz）和2個(gè)spi接口，46個(gè)gpio以及多達(dá)9個(gè)外部中斷使它們特別適用于汽車、工業(yè)控制應(yīng)用以及醫(yī)療系統(tǒng)和容錯(cuò)維護(hù)總線。