1 引言

　　網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的重要組成部分，近年來在實(shí)際的控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。CAN（Con- troller Area Network）總線作為一種容錯(cuò)性強(qiáng)、可靠性高、布線簡(jiǎn)單且成本低廉的現(xiàn)場(chǎng)總線倍受用戶欽睞，在國(guó)內(nèi)CAN總線已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的獨(dú)立CAN控制器SJA1000因存在如地址、數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用常導(dǎo)致接口效率低下;接收、發(fā)送緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)太少，導(dǎo)致數(shù)據(jù)吞吐率不高;幀屏蔽和過濾器的設(shè)置不夠靈活，不能滿足同時(shí)需要更多屏蔽和過濾條件的要求等。

　　ARM芯片S3C2410是一種高集成度，高性價(jià)比的嵌入式處理芯片，已成功用于工控設(shè)備上。然而其美中不足的是沒有集成CAN控制器，使其在工控產(chǎn)品中的應(yīng)用中受到了一定的阻礙。為了解決這一問題，同時(shí)考慮到盡可能降低硬件電路的復(fù)雜性，保證CAN總線通訊的穩(wěn)定性和效率，采用帶SPI接口的獨(dú)立CAN控制器MCP2515來給S3C2410擴(kuò)展CAN接口。下面以自行開發(fā)的人機(jī)界面（HMI，Human Machine Interface）中CAN總線通訊接口設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說明。

　　2 CAN總線接口硬件設(shè)計(jì)

　　下面先簡(jiǎn)要介紹相關(guān)控制器芯片，后對(duì)CAN接口硬件設(shè)計(jì)作詳細(xì)說明。

　　2.1 ARM芯片S3C2410和CAN控制器MCP2515簡(jiǎn)介

　　S3C2410是三星公司設(shè)計(jì)的32位RISC嵌入式處理器。該芯片基于ARM920T內(nèi)核，采用五級(jí)流水線和哈佛結(jié)構(gòu)，提供1.1MIPS/MHz的性能。為了減少應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本，S3C2410集成了眾多的常用資源，如：LCD控制器、SDRAM控制器、一個(gè)觸摸屏接口、兩個(gè)SPI接口等，內(nèi)核最高工作頻率可達(dá)266MHz。

　　獨(dú)立CAN控制器MCP2515靈活的中斷能力、接收幀屏蔽和過濾、幀優(yōu)先級(jí)設(shè)定等特性使其能夠很好的對(duì)信息進(jìn)行管理，減輕了處理器的負(fù)擔(dān)和軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。其獨(dú)特功能如下：

　　（1） 有標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀兩種數(shù)據(jù)幀可供選擇，每個(gè)幀的數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度可為0-8字節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)段的前兩個(gè)字節(jié)可單獨(dú)過濾;

　?。?） 內(nèi)含3個(gè)發(fā)送緩沖器和2個(gè)接收緩沖器，并且其優(yōu)先級(jí)可編程設(shè)定;

　?。?） 內(nèi)含6個(gè)29字節(jié)的接收過濾器和2個(gè)29字節(jié)的接收屏蔽器;

　?。?） 具有Loop-Back（自環(huán)檢測(cè)）模式;支持更高層的協(xié)議，如DeviceNet、SAEJ1939;

　　2.2 硬件接口設(shè)計(jì)

　　S3C2410的SPI接口兼容SPI V2.11協(xié)議，可支持查詢、中斷和DMA三種數(shù)據(jù)傳送模式。MCP2515連接到S3C2410的SPI0口，其相互連接關(guān)系如圖1所示。

　　圖1 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)特性

　?。?） 本接口設(shè)計(jì)不使用TXnRTS、RXnBF等5個(gè)引腳，使用了總中斷引腳INT，因此在軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候不使能發(fā)送請(qǐng)求和接收完畢中斷對(duì)應(yīng)功能引腳，且在本設(shè)計(jì)中該引腳也不作其它用途，處理器在響應(yīng)總中斷后，通過SPI接口訪問MCP2515內(nèi)部相應(yīng)寄存器來確定具體的中斷事件，并對(duì)其作出處理。

　?。?） 為了隔離總線上的干擾信號(hào)，提高系統(tǒng)的可靠性，CAN控制器與CAN收發(fā)器之間采用了光隔。光隔的兩邊應(yīng)該采用獨(dú)立的供電電源，不可與系統(tǒng)的其他部分直接共地。

　?。?） 在CANH和CANL之間使用了兩個(gè)等值電阻（R410、R411）和旁路電容（C408）來提高EME（Electro Magnatic Emission）性能，減少該部分對(duì)系統(tǒng)其他部分的干擾。

　?。?） MCP2515在初始上電、復(fù)位以及從休眠模式喚醒后最初的128 OSC時(shí)鐘周期內(nèi)，OST（振蕩啟動(dòng)定時(shí)器）保持復(fù)位狀態(tài)。應(yīng)注意在OST超時(shí)前不應(yīng)對(duì)SPI進(jìn)行操作。

　?。?） RX是為減少EMI（Electro Magnatic Interference）而設(shè)計(jì)的。CANH、CANL的轉(zhuǎn)換率與RX上流經(jīng)的電流成正比。