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1、基于ARM的CAN通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)王慶雙等2011年3月第42卷第1期(總第143期)基于ARM的CAN通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)王慶雙，蔡冬生(中國航空無線電電子研究所，上海200233)[摘要]CAN總線是一種多主方式的串行總線．本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于高級RISC處理器(ARM)的CAN協(xié)議通信系統(tǒng)，具有高抗干擾性和良好的實(shí)時(shí)性，應(yīng)用簡單、可靠性高、開發(fā)成本低．本文詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，以及通信測試結(jié)果。[關(guān)鍵詞】CAN總線；高級RISC處理器(ARM)；嵌入式控制器【中圖分類號】TP336[文獻(xiàn)標(biāo)識碼】N文章編號]1006-
2、141X(2011)01-0009—05ARM-·basedCANCommunicationSystemDesignandImplementationWANGQing—shuang，CAIDong-sheng(ChinaNationalAeronautiaclRadioElectroncicsResearchInstitute，Shanghai200233，China)Abstract：CANisamulti-masterserialbus．DesignandimplementationofARM-basedCANprotocolcommu
3、nicationsys位mischaracterizedbyhighnoiseimmunityandgoodreal-time．Itisasimplesystemwith,highreliabilityandlowdevelopmentcost．Thispaperdescribesthesystemhardwaredesign,softwaredesignandcommunicationtestresults．Keywords：CAN-bus；advancedRISCmachines(ARM)：embeded-controler1引言控制器
4、局域網(wǎng)(CAN：ControllerAreaNetwork)總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，其通信速率可達(dá)lMbps。CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級判別等項(xiàng)工作。CAN協(xié)議最大的特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址·9·編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個數(shù)在理論上不受限制
5、，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識碼可由ll位或29位二進(jìn)制數(shù)組成，這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，適用于分布式控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)段長度最多為8個字節(jié)，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求，同時(shí)，8個字節(jié)不會占用總線時(shí)間過長，從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗(yàn)并可提供相應(yīng)的錯誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。CAN總線卓越的特性、極高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此越來越受March2011V01．42No．1(serialNo．143)航空電子技術(shù)AVIONICSTECHN
6、OLOGY到工業(yè)界的重視，并已被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。另外，CAN總線采用了多主競爭式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運(yùn)行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點(diǎn)。CAN總線上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信。CAN總線協(xié)議已通過國際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證，技術(shù)比較成熟，性價(jià)比高，特別適用于分布式測控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。本設(shè)計(jì)給出CAN總線通信節(jié)點(diǎn)方案，它采用內(nèi)置CAN總線控制器的AT91SAM7X256作為主控制器，使得該節(jié)點(diǎn)體積小、功耗低、抗干擾性好。2CAN總線的硬件設(shè)計(jì)2．1CAN-bu
7、s網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)．-、=：CAN-bus網(wǎng)絡(luò)采用直線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在一個網(wǎng)絡(luò)上至少存在2個CAN-bus節(jié)點(diǎn)。在總線的兩個終端各需要安裝1個120歐姆終端電阻，如果節(jié)點(diǎn)數(shù)目大于2，就不再要求安裝120歐姆終端電阻。在同一個CAN-bus通訊網(wǎng)絡(luò)中所有CAN節(jié)點(diǎn)的通訊波特率必須一致，同時(shí)需要注意計(jì)算得出的CAN通訊波特率也僅是適合一個具體數(shù)值范圍內(nèi)的通訊波特率。這意味著標(biāo)稱通訊速率為100kbps的CAN節(jié)點(diǎn)一般能夠與通訊速率為90kbps--110kbps的CAN節(jié)點(diǎn)正常通訊。對于干線，其通訊距離與CAN-bus網(wǎng)絡(luò)通訊波特率成反比，在5kt,ps下
8、能夠傳輸10lⅡII距離，在lMbps下能夠傳輸40m距離。對于支線，其長度一般不應(yīng)超過3m。圖1示出的CAN收發(fā)器是驅(qū)動CAN控制器和物理總線間的接口，它可以提供對總線的差動發(fā)
