基于ARM7處理器的CAN總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
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lpc2119內(nèi)部集成2個can控制器，每一個can控制器都與獨立can控制器sja1000有著相似的寄存器結(jié)構(gòu)。其主要的區(qū)別在于標識符接收過濾的編程操作上，篇幅有限這里不作詳述。它的主要特性有:單個總線上的數(shù)據(jù)傳輸速率高達1mb/s;32位寄存器和ram訪問;兼容can2.0b，iso11898-1規(guī)范;全局驗收濾波器可以識別所有的11位和29位標識符;驗收濾波器為選擇的標準標識符提供full can-style自動接收。
3.2 數(shù)據(jù)采集和人機接口
傳感器接口的選用應(yīng)根據(jù)實際系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能而定，由傳感器將被測量轉(zhuǎn)化成電量。由于測試環(huán)境的電磁干擾、傳感器和放大器自身的影響，往往使信號中含有多種頻率成分的噪音，直接從傳感器輸出的信號需要經(jīng)過信號調(diào)理電路作進一步的處理才能使后續(xù)電路得以正常工作。經(jīng)過調(diào)理后的信號輸入到lpc2119的模擬信號輸入端p0.27-p0.30，lpc2119內(nèi)有4路10位adc，轉(zhuǎn)換時間低至2.44μs。
人機接口利用lpc2119豐富的gpio接口采用led顯示輸出和鍵盤輸入，如圖2所示。本設(shè)計采用4個led分別表示節(jié)點電源、數(shù)據(jù)通信狀態(tài)、聯(lián)機指示和錯誤指示。鍵盤設(shè)計了6個按鍵用來設(shè)置節(jié)點的報文濾波、節(jié)點的波特率及節(jié)點復(fù)位等功能。
3.3 can總線接口
根據(jù)圖2所示，can接口部分包括lpc2119（內(nèi)置can控制器）、光電耦合器和總線收發(fā)器。can總線遵循iso的標準模型，分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。在工程上通常由can控制器和收發(fā)器來實現(xiàn)。收發(fā)器選擇philips公司的tja1050高速收發(fā)器，它符合iso11898標準。can控制器主要完成can的通訊協(xié)議，實現(xiàn)報文的裝配和拆分、接收信息的過濾和校驗等。收發(fā)器tja1050則是實現(xiàn)can控制器和通訊線路的物理連接，提高can總線的驅(qū)動能力和可靠性。
為了進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，lpc2119引腳tx1、rx1與收發(fā)器tja1050并不是直接相連的，而是通過高速光耦6n137后與tja1050相連。電路中可采用隔離型dc/dc 模塊向收發(fā)器電路供電。dc/dc模塊采用金升陽的b0505s-1w定電壓輸入隔離非穩(wěn)壓單輸出型dc/dc模塊，隔離電壓≥1000vdc。這樣就可以很好地實現(xiàn)總線上各接點的電氣隔離，這部分電路雖增加了復(fù)雜性，但卻保證了穩(wěn)定性和安全性。
tja1050與can總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施，canh和canl與地之間并聯(lián)了兩個小電容ch和cl可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。電容值須由節(jié)點的數(shù)量和波特率決定，當(dāng)tja1050 的輸出級阻抗大約是20ω，總線系統(tǒng)有10個節(jié)點速度是500kbps，則電容的值不應(yīng)該超過470pf。另外在兩根can總線接入端與地之間分別反接了一個保護二極管，當(dāng)can 總線有較高的負電壓時通過二極管的短路可起到一定的過壓保護作用。根據(jù)tja1050的特性，本設(shè)計中can終端電阻使用了分裂終端，即總線端節(jié)點的兩個終端電阻都被分成兩個等值的電阻，用兩個60ω的電阻代替一個120ω的電阻,這樣可以有效的減少輻射。由于使用了分裂終端，tja1050的emc性能得到優(yōu)化而且不會產(chǎn)生扼流。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/152572.htm
4 can總線應(yīng)用層通信協(xié)議的制定
can總線應(yīng)用層協(xié)議制定的總體目標是最大限度地發(fā)揮can總線的優(yōu)異性能，使通信更加規(guī)范、可靠，提高實時性，降低總線負載率。在設(shè)計系統(tǒng)的應(yīng)用層通信協(xié)議時，需要考慮以下兩個方面的內(nèi)容:
（1） 結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計要求，分析通信中所有信息對象，確定需要支持的通信傳輸模式;
（2） 確定標識符的分配方案，定義幀格式。下面分別討論之。
4.1 確定通信的傳輸模式
本系統(tǒng)要求實現(xiàn)廣播式通信用來對全部從結(jié)點或部分從結(jié)點發(fā)布信息，同時主結(jié)點還要具備能夠?qū)蝹€結(jié)點進行操作的功能。因此定義以下三種傳輸模式:
（1） 支持全局／局部廣播式通信。主結(jié)點向全部或部分結(jié)點發(fā)送信息，從結(jié)點接收信息后進行相應(yīng)動作，不回送確認信息。
（2） 支持點對點式通信。主結(jié)點向某個從結(jié)點發(fā)送信息請求數(shù)據(jù)，從結(jié)點接收到請求后讀取數(shù)據(jù)，并向主結(jié)點發(fā)送請求的數(shù)據(jù)。
（3） 支持點對點式通信。主結(jié)點向某個從結(jié)點發(fā)送信息，從結(jié)點接收到信息后執(zhí)行相應(yīng)操作，但不回送確認信息。
4.2 確定標識符的分配方案
確定標識符的分配方案，定義幀格式。標識符是can總線實現(xiàn)仲裁的依據(jù)，也是協(xié)議的關(guān)鍵，其分配方案要滿足個節(jié)點及信息對優(yōu)先級的要求。本文在協(xié)議中定義了兩種類型的幀:信息幀和數(shù)據(jù)幀。信息幀用來傳送主結(jié)點對從結(jié)點的命令、配置信息以及通信中的連接響應(yīng)信息等。而從結(jié)點向上傳送過程數(shù)據(jù)則通過數(shù)據(jù)幀來實現(xiàn)。信息幀的優(yōu)先級高于數(shù)據(jù)幀。
設(shè)計中通信協(xié)議采用can2.0a標準幀格式，只用數(shù)據(jù)幀，不采用遠程幀。報文的格式如表1所示。本文對11位id進行了重新定義。dlc用于表示數(shù)據(jù)域的長度0～7個字節(jié);m/s用于表示報文的傳播方向，0表示主站向從站發(fā)消息，1表示從站向主站發(fā)消息;b/p表示通信方式，0表示廣播式通信，1表示點對點通信;m/d表示幀類型，0表示信息幀，1表示數(shù)據(jù)幀;id（7-0）用于表示報文標識符;type用于表示報文是單幀報文還是多幀報文，該位為0時表示單幀或結(jié)束幀，該位為1時表示多幀報文;cmd表示命令標識，包括:0a表示上傳命令，0b表示下載命令，0c表示聯(lián)機命令，0d表示報警命令等;data表示數(shù)據(jù)域。
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