電子工程世界首頁(yè)>>嵌入式>> 總線與接口>> C8051F040在基于CAN總線的分布式測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 (1)2011-05-07 21:27:24來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 關(guān)鍵字：C8051F040 CAN總線 分布式測(cè)控 １　概述

分布式在線測(cè)控系統(tǒng)是由多個(gè)面向設(shè)備的、以ＭＣＵ為核心的智能處理單元和多個(gè)并行運(yùn)行且具有不同監(jiān)測(cè)和故障診斷功能的微機(jī)構(gòu)成的。該系統(tǒng)采取“分治”的設(shè)計(jì)思想它將數(shù)據(jù)采集以及部分?jǐn)?shù)據(jù)處理任務(wù)交給設(shè)備層的智能處理單元去完成而監(jiān)測(cè)診斷層主要負(fù)鵂嗍雍凸收險(xiǎn)鋃稀７植際講飪叵低成杓憑悸歉鞲黿詰闃淶耐ㄐ盼侍猗熞蛭ㄐ磐緄難∪《韻低承閱苡瀉艽笥跋臁國(guó)內(nèi)已開(kāi)展了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的在線測(cè)控系統(tǒng)的研究并利用ＣＡＮ總線實(shí)現(xiàn)設(shè)備層的檢測(cè)處理、單元間的通信以及與上層監(jiān)測(cè)主機(jī)的通信。ＣＡＮ總線就是一種支持分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的串行通信局域網(wǎng)絡(luò)總線。它的主要特點(diǎn)如下:

●任一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可在任一時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),而從不分主從,因此，通信比較靈活;

●節(jié)點(diǎn)可分為不同的優(yōu)先級(jí),可以滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求;

●采用非破壞性總線仲裁,當(dāng)兩節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí),優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；

●通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)１０ｋｍ，通信最高速率可達(dá)１Ｍｂｐｓ

●每幀數(shù)據(jù)的有效字節(jié)數(shù)為８，因此，可保證很短的傳輸時(shí)間，而且實(shí)時(shí)性強(qiáng)，受干擾的概率低；


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●每幀數(shù)據(jù)都含有ＣＲＣ（循環(huán)冗余）校驗(yàn)及其它校驗(yàn)措施，因而數(shù)據(jù)出錯(cuò)率很低；圖１中，ＣＡＮ內(nèi)核由ＣＡＮ協(xié)議控制器和負(fù)責(zé)消息收發(fā)的串行／并行轉(zhuǎn)換ＲＸ／ＴＸ移位寄存器組成。消息ＲＡＭ用于存儲(chǔ)消息目標(biāo)和每個(gè)目標(biāo)的仲裁掩碼。這種ＣＡＮ處理器有３２個(gè)隨意配置為發(fā)送和接受的消息目標(biāo)并且每一個(gè)消息目標(biāo)都有它自己的識(shí)別掩碼，所有的數(shù)據(jù)傳輸和接收濾波都是由ＣＡＮ控制器完成的，而不是由ＣＩＰ－５１來(lái)完成。ＭＯＶ ＣＡＮ０ＤＡＴＬ，＃０４Ｈ ；寫(xiě)ＩＦ１仲裁寄存器２，發(fā)送對(duì)象的地址０１因標(biāo)準(zhǔn)幀使用高１１位，所以地址要左移２位指向控制寄存器

●ＣＡＮ總線節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤的情況下，可自動(dòng)切斷與總線的聯(lián)系，以使總線上的其它操作不受影響。

目前，ＣＡＮ總線協(xié)議以其可靠性高、實(shí)時(shí)性好以及獨(dú)特的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為總線通信網(wǎng)絡(luò)的首選國(guó)內(nèi)目前使用較廣的是ＰＨＩＬＩＰＳ 生產(chǎn)的ＳＪＡ１０００ 、８２Ｃ２００等獨(dú)立的ＣＡＮ控制器，由于這種獨(dú)立的控制器限制了測(cè)控節(jié)點(diǎn)的集成度，因此，很多微處理器生產(chǎn)廠家已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)內(nèi)部集成有ＣＡＮ控制器的ＭＣＵ。美國(guó)ＣＹＧＮＡＬ公司生產(chǎn)Ｃ８０５１Ｆ０４０就是內(nèi)部集成有ＢＯＳＣＨ ＣＡＮ控制器的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片（ＳＯＣ）。本文將分析Ｃ８０５１Ｆ０４０ 的ＣＡＮ總線結(jié)構(gòu)、與ＣＰＵ 的接口及初始化配置，同時(shí)將給出基于Ｃ８０５１Ｆ０４０的分布式測(cè)控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框架。

２ Ｃ８０５１Ｆ０４０及其內(nèi)部ＢＯＴＳＨ ＣＡＮ

Ｃｙｇｎａｌ公司的單片機(jī)Ｃ８０５１Ｆ０４０具有與８０５１指令集完全兼容的ＣＩＰ－５１內(nèi)核。它的最高頻率可達(dá)２５ＭＨｚ內(nèi)置６４ｋＢ ＦＬＡＳＨ ＲＡＭ和４ｋＢ的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。Ｃ８０５１Ｆ０４０在一個(gè)芯片內(nèi)集成了構(gòu)成單片機(jī)數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設(shè)及其它功能部件，包括ＡＤＣ、可編程增益放大器、ＤＡＣ、電壓比較器、溫度傳感器、ＳＭＢｕｓ／Ｉ２Ｃ、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、定時(shí)器、內(nèi)部振蕩器、看門(mén)狗電路以及ＣＡＮ 控制器等，這種高度集成為設(shè)計(jì)小體積、低功耗、高可靠和高性能的測(cè)控系統(tǒng)提供了方便，同時(shí)也使測(cè)控設(shè)備整體成本能夠降低。

Ｃ８０５１Ｆ０４０內(nèi)部集成有ＢＯＴＳＨ ＣＡＮ，它兼容ＣＡＮ技術(shù)規(guī)范２．０Ａ和２．０Ｂ，主要由ＣＡＮ內(nèi)核、消息ＲＡＭ（獨(dú)立于ＣＩＰ－５１的ＲＡＭ）、消息處理單元和控制寄存器組成，圖１所示是Ｃ８０５１Ｆ０４０內(nèi)部的ＣＡＮ總線結(jié)構(gòu)圖。