CAN總線的通信應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計
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CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當(dāng)信號傳輸距離達到10Km時，CAN 仍可提供高達50Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。 由于CAN總線具有很高的實時性能，因此，CAN已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。
CAN具有十分優(yōu)越的特點，包括： 低成本,極高的總線利用率, 很遠的數(shù)據(jù)傳輸距離(長達10Km), 高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（高達1Mbit/s）, 可根據(jù)報文的ID決定接收或屏蔽該報文, 可靠的錯誤處理和檢錯機制, 發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動重發(fā),節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能, 報文不包含源地址或目標地址，僅用標志符來指示功能信息、優(yōu)先級信息. 標準CAN的標志符長度是11位，而擴展格式CAN的標志符長度可達29位。CAN 協(xié)議的2.0A版本規(guī)定CAN控制器必須有一個11位的標志符。同時，在2.0B版本中規(guī)定，CAN控制器的標志符長度可以是11位或29位。遵循CAN2.0B協(xié)議的CAN控制器可以發(fā)送和接收11位標識符的標準格式報文或29位標識符的擴展格式報文。如果禁止CAN2.0B,則CAN 控制器只能發(fā)送和接收11位標識符的標準格式報文，而忽略擴展格式的報文結(jié)構(gòu)，但不會出現(xiàn)錯誤。
二 內(nèi)嵌的CAN模塊的TMS320LF2407
TI（德州儀器）公司的ＤＳＰ芯片TMS320LF2407 內(nèi)嵌的ＣＡＮ模塊是一個 1６位的外設(shè)模塊。它完全支持CAN2.0 B協(xié)議；可工作在標準模式和擴展模式；支持數(shù)據(jù)幀和遠程幀；數(shù)據(jù)收發(fā)采用郵箱方式；有可編程位定時器；可對中斷配置編程；可編程實現(xiàn)總線喚醒功能；能自動回復(fù)遠程請求；有完備的錯誤診斷功能；可進行自測試；有自動重發(fā)功能。TMS320LF2407是一款性能很強的CAN控制器。郵箱方式是TI公司CAN控制器的一大特點。它們把一個RAM空間（４８×１６）分為六個郵箱，每個占４ ×１６位的存儲空間。郵箱 ０～１是接收郵箱，郵箱４～５是發(fā)送郵箱，而郵箱２～３則可以隨意配置成發(fā)送或接收郵箱。每個郵箱都由寄存器控制。
三 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計
針對CAN總線有以上的優(yōu)點以及TI公司的TMS320LF2407 內(nèi)嵌的ＣＡＮ模塊的方便性和實用性，本人用四片TMS320LF2407芯片組成一個CAN總線網(wǎng)絡(luò)，進行實時收發(fā)數(shù)據(jù)，并根據(jù)各自郵箱的標識符判別數(shù)據(jù)是接收還是丟棄。CAN收發(fā)器使用PHILIPS的PCA82C250，此系統(tǒng)可擴展性強，功能強大，若要增加節(jié)點個數(shù)，只需要在CAN總線上掛接帶有ＣＡＮ模塊的控制器即可，并對初學(xué)者及要掌握CAN總線的人來說具有很好的指導(dǎo)意義。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
硬件系統(tǒng)分為兩層：第一層，ＣＡＮ總線與ＤＳＰ控制LF2４07 接口層―實現(xiàn)CAN總線和LF2407的物理接口；第二層，DSP與外圍器件的信息處理 ，因為LF2407 是適用于工控領(lǐng)域應(yīng)用而設(shè)計的一款新型工控型芯片，集成了數(shù)字I/O，EV（事件管理器），A/D（模數(shù)轉(zhuǎn)換），SPI（串行外設(shè)接口），SCI（異步串行通信接口），CAN控制器等豐富的控制資源。其中具體介紹CAN總線與LF2407的接口電路及要注意的地方。
系統(tǒng)原理如下圖1所示：
CAN總線與LF2407的接口電路: PCA82C250是驅(qū)動CAN控制器和物理總線間的接口，提供對總線的差動發(fā)送和接收功能，硬件原理如下圖2所示。由于PCA82C250是提供5伏電原供電，但由于LF2407是用3.3伏供電，因此要做電平轉(zhuǎn)換。這里采用最簡單的電阻分壓來實現(xiàn)。其中R2，R3分別取1K和2K，R1取10K，對于二極管D1，這里采用具有快速恢復(fù)能力的肖特基二極管1N5819。對于電平轉(zhuǎn)換，可以采用專門的集成芯片或直接采用3.3伏供電的CAN收發(fā)器如TI的SN65HVD230。
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