基于LPC2292的CAN总线智能节点设计

引言

CAN(Controller Area Network)总线控制器局域网络是在1986年2月的SAE大会上，由RoberBosch公司首先提出的。CAN总线是一种串行通信协议，它能有效支持高安全等级的分布式实时控制，其最初的目的是用在汽车上。但由于采用了许多新技术及独特的设计，CAN总线与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，目前的应用范围已不局限于汽车行业，而是扩展到了机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械、家用电器及传感器等诸多领域。CAN节点的设计多采用单片机，为此，本文给出了一种基于本身已经嵌入了CAN控制器的单片机LPC2292的CAN总线智能节点的设计方案。

1 LPC2292控制器

LPC2292是一个可以支持实时仿真和跟踪的16／32位ARM7TDMI-S CPU微控制器，它带有256K字节的嵌人式高速Flash存储器，并具有的128位宽度的存储器接口和独特的加速结构，可使32位代码在最大时钟速率下运行。而对代码有严格控制要求的应用则可使用16位Thumb模式，这样可将代码规模降低30％以上，而性能的损失却很小。LPC2292采用144脚封装、可使用的GPIO高达76(使用外部存储器)～112个(单片应用)、并具有极低的功耗。LPC2292内含多个32位定时器、4路10位ADC、2路CAN以及多达9路外部中断等，特别适用于汽车、工业控制应用、医疗系统和容错维护总线。

LPC2292内部集成的2路CAN控制器符合CAN规范2.0B ISO 11898-1；可访问32位的寄存器和RAM；每个总线的数据速率为1 MB／s；全局验收滤波器可识别所有总线的11位和29位Rx标识符；验收滤波器为选择的标准标识符提供有FullCAN-style自动接收功能。

2 节点硬件电路设计

CAN总线的节点硬件主要包括LPC2292、CAT1024、82C250、6N137以及B0505S。其中，LPC2292是节点的微处理器及CAN通信控制器，CAN总线驱动器采用82C250。为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，在TD1、RD1与82C250之间应通过高速光耦6N137相连，这样可以很好的实现总线上各CAN节点间的电气隔离。要注意的是：光耦电路部分采用的两个电源VCC和VDD必须完全隔离。这里的B0505S就起这个作用。另外，节点复位电路采用CAT1024来提高其可靠性。图1所示是CAN总线的节点硬件电路。

3 软件设计

该系统的软件调试可在ADS1.2调试环境及EasyJTAG仿真器上进行。

和硬件电路设计相比，软件的设计相对来说要复杂些。CAN总线智能节点的软件设计主要包括三部分：CAN节点初始化、报文发送和报文接收。除此之外，还必须编写LPC2292的启动代码，即对系统进行初始化。

3.1 LPC2292的启动代码

启动代码包括异常中断向量表、堆栈初始化、目标板初始化及存储系统初始化等，一般都用汇编语言编写。这里不作详细介绍。

3.2 CAN控制器初始化

CAN总线控制器的初始化过程主要包括相应的引脚功能设置、工作方式设置、波特率参数设置以及出错警告界限设置等，下面是对CAN1的初始化代码(CAN2与之类似)：

上面所述是对CAN控制器初始化的主要步骤，另外，还可以根据具体情况对其它CAN寄存器的值进行设置。

LPC2292中有个全局验收滤波器，该模块可为所有CAN控制器提供接收标识符的查询功能(即验收滤波)。另外，验收滤波器还可为选择的标准标识符提供fullCAN-style自动接收功能。在上面对CAN控制器的初始化中，为了简化程序，设计时将验收滤波器设置为旁路。但在实际应用中，应根据需要对它进行设置。事实上，让它参与接收滤波的工作有助于改善节点接收信息的选择性。CAN控制器初始化完成后，即可开始发送和接收信息。

3.3 发送过程

发送子程序主要负责节点报文的发送。发送时，用户只需要将待发送的数据按特定的格式组合成一帧报文送入CAN控制器的发送缓存区，然后启动发送即可。当然，在向发送缓冲区送报文之前，必须先做一些判断。发送程序分为发送远程帧和数据帧两种，其中远程帧无数据场。图2是发送过程流程图。

3.4 接收过程

接收子程序主要负责节点报文的接收以及其它情况的处理。接收子程序相对要复杂一些。因为在处理接收报文的过程中，同时也要对总线关闭、错误报警、接收溢出等情况进行处理。CAN控制器报文的接收主要有两种方式：中断接收方式和查询接收方式。如果对通信的实时性要求不是很强，建议采用查询接收方式。两种接收方式的编程思想基本相同。图3给出了用查询方式接收报文的流程图。

4 结束语

该智能节点可利用EasyJTAG仿真器进行调试仿真，并可在实验环境下完成通讯功能。该方法与51系列单片机相比，其通信速度较高。因此，在此基础上构建CAN控制系统具有实际意义，但对于不同系统，其软件和硬件需要作相应的改动。