CAN總線控制器與DSP的接口精

1、CAN總線控制器與DSP的接口摘要：討論了 CAN總線控制器與DSP之間的接口，介紹了流行的 CAN控制器芯片 SJA1000和TMS320系列DSP芯片的接口時序，并給出了它們的接口方法和電路。關鍵詞：CAN控制器DSP時序 接口電路現(xiàn)場總線是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的控制系統(tǒng)局域網絡，是當今自動化領 域中最具有應用前景的技術之一。CAN總線是現(xiàn)場總線中的應用熱點，CAN總線支持分布式控制和適時控制的串行通信網絡。由于CAN總線具有通信速率高、開放性好、報文短、糾錯能力強以及控制簡單、擴展能力強、系統(tǒng)成本低等特點，越來越受到人們的關 注?；贑AN總線的CAN控制器具有完成 CAN總線通

2、信協(xié)議所要求的全部必要功能，因 此CAN控制器與其它微處理器的接口成為設計CAN總線系統(tǒng)的首要工作。當前已有一些微處理器將CAN控制器嵌入到系統(tǒng)之中，成為在片的策處理器，例如，P8XC592 （其內核即為 80C51 的 CPU , MCS96系列中的 87C196CA 87C196CB TMS320系列中的在片 CAN 微控制器TMS320LF2407 TMS320F2810/F2812,但是仍有大量人們比較熟悉的微處理器并 不帶有CAN控制器。本文討論這些微處理器與CAN控制器的接口問題，重點介紹CAN控制器與TMS320系列DSP的接口方法和接口電路。1 CAN控制器接口信號和時序CAN

3、控制器（以PCX82C200或 SJA1000為例）提供的微處理器的接口信號主要有ADZ AD7共8根地址數(shù)據(jù)線和 ALE CS RD WR RST MODE RESET和 INT，控制器的 數(shù)據(jù)和地址分時復用線，其中MOD為接口方式選擇信號，可選用 INTEL方式或1,接口時序如圖1和圖2所示。MODTOROLA式。不同方式下引腳定義如表表1 SJA1000引腳定義引腳符號INTEL (MODE=VddMOTOROLAIODE=VSsALEALEASRDRDEWRWRRD/WR從引腳定義和時序關系可知CAN控制器提供了與INTEL方式和MOTOROLA式的直接接口信號，其中INTEL方式對于

4、目前流行的 51/96系列單片機來說提供了方便快捷的直 接接口設計。2 DSP的接口信號和時序DSP芯片以TI公司生產TSM320系列產品為國內的主流產品，TSM320系列產品至今已經歷了若干代，有C1X' E 'C2X、C2XX、C5X、C54X、C62X 等定點 DSP 有'C3X、 'C4X、'C67X等浮點DSP和'C8X多處理器DSP DSP采用了先進的哈佛結構，內部采用多 總線結構和流水線的工作方式，從而大大地提高了系統(tǒng)的運行速度和數(shù)字信號處理能 力，DSP的指令執(zhí)行時間在 ns數(shù)量級，內部程序和數(shù)據(jù)存儲器目前已達幾十K字，并帶有內部

5、的硬件乘法器，這些都有DSP提供了廣闊的應用空間。DSP芯片的片外引腳一般采用地址線和數(shù)據(jù)分離的設計方法，不再使用地址數(shù)據(jù)分 時復用線，也沒有 ALE地址有效信號，這樣就給 CAN控制器與DSP的接口帶來一定困 難，且不同的DSP芯片外部引腳和時序也略有區(qū)別。要設計CAN控制器與DSP的接口，首先必須討論一下 DSP的時序，下面以 DSP中較流行的TMS320LF2407和TMS320VC5402 為例進行討論。2.1 TMS320LF2407 DSP 的 I/O 時序DSP的存儲器分為三個空間：程序存儲器空間、數(shù)據(jù)存儲器空間和I/O空間。I/O空間有專用的輸入指令 PORIR和輸出指令POR

6、TW以及專用的I/O空間選擇信號IS , TMS320LF2407的I/O信號與存儲器操作信號復用，它們是存儲器和I/O設備選通信號STBR寫選通信號 WR讀選通信號 RD和讀寫信號 R/W TMS320LF2407的I/O時序如圖3 和圖4所示。22 TMS320VC5402 DSP 的 I/O 時序TMS320VC540與TMS320LF2407一樣，用IS作為I/O空間選擇信號，不同的地方是 I/O空間有專用的I/O設備選通信號IOSTRB和通用的讀寫信號 R/W 而不設讀選通信號 RD和寫選通信號 WR其時序如圖5和圖6所示。2.3 DSP的I/O時序分析I/O的輸入或輸出工作周期一般

7、在兩個機器周期內完成，在此期間，IS信號和地址總線一直保持有效。對于 TMS320LF2407 I/O選通信號STRB發(fā)生在第一個機器周期有效 之后并持續(xù)一個機器周期以上，RD和WEt效時數(shù)據(jù)有效。對于 TMS320VC5402 I/O設備選通信號IOSTRB的低電平有效發(fā)生在延遲了半個機器周期的上升沿到下一個機器周期的 上升沿，持續(xù)一個機器周期，數(shù)據(jù)有效發(fā)生在第二個機器周期內。R/W讀寫信號在輸入周期內一直保持為“1”，在輸出周期一直保持為“ 0”，僅起到控制數(shù)據(jù)流的方向作用。 以上分析期，則每次I/O操作均延長一個機器周期，即需要三個機器周期完成I/O操作（等待周期時序從略）。3 CAN控

8、制器與DSP的接口設計方法從以上分析可分看到，TMS320系列DSP沒有提供與SJA1000 CAN控制器的直接接口 信號，以SJA1000的INTEL方式為例，為了使 TMS320系列 DSP滿足SJA1000的接口信號 要求，可以從以下幾點進行設計。3.1地址數(shù)據(jù)復用線的設計將DSP的數(shù)據(jù)線DOD7作為CAN的地址/數(shù)據(jù)復用線，用 DSP的數(shù)據(jù)線去選擇 CAN 的內部端口和傳送數(shù)據(jù)。3.2地址有效信號 ALE的產生對于TMS320LF2407用地址線 A0、寫選通信號 WF和端口選通信號 STRB的邏輯組合 產生DSP的ALE信號，對于 TMS320VC5402則用地址線 A0、I/O端口

9、選通信號IOSTRB的 邏輯組合產生 ALE信號。3.3讀寫信號的產生對于TMS320LF2407用讀信號和 A0的邏輯組合產生 SJA1000的讀選通信號，用寫 信號和A0的邏輯組合產生 SJA1000的寫選通信號。對于 TMS320VC5402則用A0 IOSTRB和R/W的邏輯組合產生 SJA1000的讀和寫選通信號。邏輯關系如表2所示。表 2 TMS320LF2407 和 TMS320VC5402與 SJA1000 接 口邏輯TMS320LF2407TMS320VC5402SJA1000A0STRBR/WWEA0IOSTRB R/WALEWE1 RD100X10011100000000

10、0100110010103.4片選信號的產生用DSP的I/O空間選通信號IS和高位地址的譯碼信號的邏輯組合產生CAN的片選CS從以上設計思想可以看到，這種方法是將DSP的數(shù)據(jù)線改為適應 CAN控制器的數(shù)據(jù)地址線。為此將 DSP的A0作為地址數(shù)據(jù)選擇線。 A0=1時，地址有效；A0=0時，數(shù)據(jù)有 效。即用奇數(shù)地址選擇端口，用偶數(shù)地址傳送數(shù)據(jù)。同時，通過信號的邏輯組合，在地 址有效期間不產生讀寫信號，而是產生滿足CAN的地址有效信號 ALE;在數(shù)據(jù)有效期間產生滿足CAN的讀和寫邏輯信號時序。4 CAN與DSP的接口電路以TMS320VC5402f SJA1000芯片為例設計的接口電路如圖7所示。圖中，用一片GAL16V8B乍為接口邏輯轉換電路。為突出接口電路，其它部分從略。用FM書寫的設計文件如下：GAL16V8B