一種新型CAN總線冗余電路設(shè)計與研究
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本文采用帶在片CAN控制器的單片機P80C3592，節(jié)點電路連接圖如圖6所示。CAN控制器的發(fā)送輸出端CTX0接CD4053的第二路模擬開關(guān)輸出端Y；CAN控制器的接收輸入端CRX0接CD4053的第一路模擬開關(guān)輸出端X。CD4053的第一路模擬開關(guān)的輸入端X0、X1分別接兩個總線驅(qū)動器的接收輸出端RXD；CD4053的第三路模擬開關(guān)的輸出端Z與其輸入端Z0連接后，然后將第二路與第三路模擬開關(guān)的輸入端Y0、Y1和Z0、z1對應(yīng)連接，再對應(yīng)連接兩個總線驅(qū)動器的發(fā)送輸入端TXD。CD4053三獨立選通由單片機的P1口低三位控制。這樣就使得雙總線可供選擇的工作方式增加。對于單一節(jié)點來說，雙總線所有可能的運行方式如表1所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/181007.htm
對于所有節(jié)點來說，雙CAN總線有同時運行和熱備份兩種運行方式。由于采用雙驅(qū)動器冗余，只有一個總線控制器，所以每個節(jié)點不能同時從兩路總線接收數(shù)據(jù)，故本文的驅(qū)動器冗余方式不能實現(xiàn)嚴(yán)格意義上的同時運行方式。另外，同時運行方式功耗大，總線通信利用率低。
若采用圖3所示的電路，只能實現(xiàn)表1中的方式5和6，若采用圖4所示的電路，只能實現(xiàn)表1中的方式1和4。方式2和3具有非常特殊的作用：a．雙總線同時運行時，可以為兩個不同的節(jié)點傳遞報文，提高總線通信利用率；b．可能實現(xiàn)單節(jié)點調(diào)試。因為單節(jié)點采用其他方式調(diào)試時，報文發(fā)送后由于得不到應(yīng)答而會檢測到錯誤并不斷重發(fā)報文，節(jié)點轉(zhuǎn)為被動出錯節(jié)點。
3 軟件編程
CAN總線節(jié)點的通信程序主要包括初始化、報文發(fā)送和報文接收三部分。
(1)CAN節(jié)點初始化主要是配置控制組寄存器。在初始化前，必須確保CAN控制器進入復(fù)位模式。初始化主要有：配置總線定時器BTR0和BTR1，設(shè)定總線通信波特率；配置輸出控制寄存器OCR，設(shè)定控制器輸出管腳CTXO和CTX1的輸出模式；配置驗收碼寄存器ACR和驗收屏蔽碼寄存器AMR，設(shè)定驗收碼和驗收屏蔽碼。
(2)報文發(fā)送程序?qū)笪?目標(biāo)節(jié)點ID、數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù))送入發(fā)送緩沖器，然后啟動發(fā)送指令即可，CAN控制器能自動報文發(fā)送過程。報文發(fā)送可通過中斷和查詢兩種方式實現(xiàn)，但是中斷方式效率高，采用較多。
(3)報文接收程序是從CAN控制器的接收緩沖器讀取節(jié)點需要的數(shù)據(jù)并保存。數(shù)據(jù)接收也可通過中斷和查詢兩種方式實現(xiàn)，普遍采用效率高的中斷方式。
4 結(jié) 論
本文所設(shè)計的驅(qū)動器冗余電路簡單，能較好地提高硬件可靠性，相對降低了成本，同時，為雙總線運行提供了更多的方式，使得編程更加靈活，可以提高總線通信利用率。除此之外，在報文發(fā)送出現(xiàn)沖突時，還可以通過軟件轉(zhuǎn)移負(fù)荷，平衡雙總線的通信負(fù)荷。
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