C8051F040在基于CAN總線的分布式測控系統(tǒng)中的應用-嵌入式
分布式在線測控系統(tǒng)是由多個面向設備的、以ＭＣＵ為核心的智能處理單元和多個并行運行且具有不同監(jiān)測和故障診斷功能的微機構成的。該系統(tǒng)采取“分治”的設計思想它將數(shù)據(jù)采集以及部分數(shù)據(jù)處理任務交給設備層的智能處理單元去完成而監(jiān)測診斷層主要負鵂嗍雍凸收險鋃?。分搽H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內(nèi)已開展了基于現(xiàn)場總線的在線測控系統(tǒng)的研究并利用ＣＡＮ總線實現(xiàn)設備層的檢測處理、單元間的通信以及與上層監(jiān)測主機的通信。ＣＡＮ總線就是一種支持分布式實時控制系統(tǒng)的串行通信局域網(wǎng)絡總線。它的主要特點如下:
●任一個節(jié)點均可在任一時刻主動向網(wǎng)絡上的其它節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù),而從不分主從,因此，通信比較靈活;
●節(jié)點可分為不同的優(yōu)先級,可以滿足不同的實時要求;
●采用非破壞性總線仲裁,當兩節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時,優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；
●通信距離最遠可達１０ｋｍ，通信最高速率可達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間，而且實時性強，受干擾的概率低；
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●ＣＡＮ總線節(jié)點在嚴重錯誤的情況下，可自動切斷與總線的聯(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、實時性好以及獨特的設計已經(jīng)成為總線通信網(wǎng)絡的首選國內(nèi)目前使用較廣的是ＰＨＩＬＩＰＳ 生產(chǎn)的ＳＪＡ１０００ 、８２Ｃ２００等獨立的ＣＡＮ控制器，由于這種獨立的控制器限制了測控節(jié)點的集成度，因此，很多微處理器生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始生產(chǎn)內(nèi)部集成有ＣＡＮ控制器的ＭＣＵ。美國ＣＹＧＮＡＬ公司生產(chǎn)Ｃ８０５１Ｆ０４０就是內(nèi)部集成有ＢＯＳＣＨ ＣＡＮ控制器的混合信號系統(tǒng)級芯片（ＳＯＣ）。本文將分析Ｃ８０５１Ｆ０４０ 的ＣＡＮ總線結構、與ＣＰＵ 的接口及初始化配置，同時將給出基于Ｃ８０５１Ｆ０４０的分布式測控節(jié)點的設計及系統(tǒng)的實現(xiàn)框架。
２ Ｃ８０５１Ｆ０４０及其內(nèi)部ＢＯＴＳＨ ＣＡＮ
Ｃｙｇｎａｌ公司的單片機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２５ＭＨｚ內(nèi)置６４ｋＢ ＦＬＡＳＨ ＲＡＭ和４ｋＢ的數(shù)據(jù)存儲器。Ｃ８０５１Ｆ０４０在一個芯片內(nèi)集成了構成單片機數(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、定時器、內(nèi)部振蕩器、看門狗電路以及ＣＡＮ 控制器等，這種高度集成為設計小體積、低功耗、高可靠和高性能的測控系統(tǒng)提供了方便，同時也使測控設備整體成本能夠降低。
Ｃ８０５１Ｆ０４０內(nèi)部集成有ＢＯＴＳＨ ＣＡＮ，它兼容ＣＡＮ技術規(guī)范２．０Ａ和２．０Ｂ，主要由ＣＡＮ內(nèi)核、消息ＲＡＭ（獨立于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總線結構圖。
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