基于雙AT89C52單片機(jī)的CAN總線中繼器設(shè)計(jì)

1、基于雙at89c52單片機(jī)的can總線中繼器設(shè)計(jì)can以其開發(fā)維護(hù)成本低、總線利用率高、傳輸距離遠(yuǎn)(最遠(yuǎn)可達(dá)10 km)、傳輸速率高(最高可達(dá)1 mbps)用法戶能組建穩(wěn)定、高效的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)控制系統(tǒng)中，例如、自動(dòng)控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域。隨著can總線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的擴(kuò)大，2個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的挺直數(shù)據(jù)傳輸將難以滿足遠(yuǎn)距離通信要求。can中繼器是延伸can總線通信距離的中轉(zhuǎn)站，其通信效率和通信牢靠性挺直影響can總線的通信能力。傳統(tǒng)的基于單的can中繼器難以滿足大量數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)要求，本文基于雙mcu設(shè)計(jì)高性能的can總線中繼器。1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)cy7c136是2 kb高速

2、靜態(tài)ram。同一片ram上有2組數(shù)據(jù)線和2組地址線，對(duì)每個(gè)端口的控制是互相自立的，可分離在存儲(chǔ)器的隨意位置存取數(shù)據(jù)。雙口ram作為2個(gè)mcu的分享資源，一個(gè)端口與mcul相連，另一個(gè)端口與mcu2相連。從sjalooocan總線接口1接收來(lái)的數(shù)據(jù)送入雙口ram，這些數(shù)據(jù)被mcu2取走并送到sjal000 can總線接口2上；從sjal000 can總線接口2接收來(lái)的數(shù)據(jù)也送入雙口ram，并被mcul取走送到sjal000 can總線接口1上。因?yàn)閙cu的地址總線和數(shù)據(jù)總線是復(fù)用的，因此采納鎖存器舉行地址鎖存，硬件總體結(jié)構(gòu)1所示。2 硬件實(shí)現(xiàn)電路中用法的2片mcu為8051系列at89c52，成

3、本低、開發(fā)周期短、易于實(shí)現(xiàn)、牢靠性高。mcul與mcu2之間通過(guò)p1口的p15、p16、p17舉行聯(lián)絡(luò)與應(yīng)答，保證系統(tǒng)存儲(chǔ)空間拜訪的平安性。21 mcu主控制電路mcul(at89c52片1)銜接的外圍設(shè)備有雙口ram和can總線控制器。為了防止地址矛盾，采納74ls138譯碼器舉行地址譯碼。at89c52的po為地址數(shù)據(jù)復(fù)用口，采納74hc573作為地址鎖存器。因?yàn)閙cul和mcu2電路原理相同，本文只介紹mcul控制電路。mcul電路原理2所示。22 雙口ram接口電路雙口ram電路接口3所示。雙口ram芯片cy7c136作為2個(gè)mcu數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，分離與2個(gè)mcu的相應(yīng)引腳相連。其中cy

4、7c136引腳io0l1o7l與第1片at89c52(mcul)的po相連，引腳ioorio7r與第2片at89c52(mcu2)相連。yoaout為mcu1讀寫雙口ram的片選信號(hào)，y1aout為mcu2讀寫雙口ram的片選信號(hào)，并將mcu的讀寫控制信號(hào)線與雙口ram的相應(yīng)讀寫控制信號(hào)線相連。23 can總線控制器接口電路can總線控制器采納sjal000。74lsl38譯碼器的yo引腳輸出作為sjal000的片選信號(hào)。中斷引腳銜接mcul的into，作為處理can接收中斷的觸發(fā)信號(hào)。電路原理4所示。3 軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)31 存儲(chǔ)空間分配思想為使雙口ram實(shí)現(xiàn)最高效率的應(yīng)用，將2 kb的存儲(chǔ)空間

5、設(shè)計(jì)成2個(gè)1 kb大小的環(huán)形隊(duì)列形式，每一個(gè)環(huán)形隊(duì)列的結(jié)構(gòu)5所示(圖中陰影部分為存有數(shù)據(jù)的區(qū)域，非陰影區(qū)域?yàn)榭臻e區(qū)域)。32 程序控制流程中繼器只是中轉(zhuǎn)來(lái)自總線上的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是隨機(jī)的，因此接收采納中斷的方式。某一時(shí)刻只要sjal000勝利接收一幀數(shù)據(jù)，就會(huì)向負(fù)責(zé)本端口的mcu申請(qǐng)中斷，舉行數(shù)據(jù)接收，并將數(shù)據(jù)送入環(huán)形隊(duì)列queue。當(dāng)環(huán)形隊(duì)列中有待發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，程序的處理流程6所示(其中，tail和bead分離為環(huán)形隊(duì)列的尾指針和頭指針)。mcu首先獵取對(duì)方環(huán)形隊(duì)列中的信息，主要是查看環(huán)形隊(duì)列信息是否為空，假如為空則不對(duì)其操作。假如不為空，則隊(duì)列中有待發(fā)送的信息，于是啟動(dòng)一次信息發(fā)送。假如發(fā)送勝利，則通過(guò)聯(lián)絡(luò)信號(hào)通知對(duì)方修改環(huán)形隊(duì)列指針。4 測(cè) 試對(duì)基于雙口ram的雙mcu中繼器舉行壓力測(cè)試(高數(shù)據(jù)負(fù)載率下測(cè)試)。短距離內(nèi)向2個(gè)can口加載10 000幀數(shù)據(jù)，測(cè)試中繼器勝利中轉(zhuǎn)狀況，其結(jié)果如表1所列(表身數(shù)據(jù)為勝利中轉(zhuǎn)幀數(shù))。按照can總線規(guī)定，其平均負(fù)載率不超過(guò)65，傳統(tǒng)的單mcu can中繼器平均負(fù)載率很難達(dá)到60。從表1可以看出，引入雙mcu后can中繼器的性能大大提高，能在負(fù)載率超過(guò)60的狀況下穩(wěn)定工作。環(huán)形隊(duì)列queue溢出的狀況可以通過(guò)增強(qiáng)雙口ram的大小來(lái)解決。結(jié) 語(yǔ)采納雙mcu協(xié)作雙口ram設(shè)計(jì)c