基于双AT89C52单片机的CAN总线中继器设计.docx

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1、基于双AT89C52单片机的CAN总线中继器设计ronggang导语：采用双MCU配合双口RAM设计CAN总线中继器，解决了单MCU无法快速处理CAN总线负载过重的问题，使其性能和效率得到了很大进步，为CAN中继器在工程领域的优化设计提供了良好的技术平台和解决方案引言CAN总线以其开发维护本钱低、总线利用率高、传输间隔远最远可达10km、传输速率高最高可达1Mbps使用户能组建稳定、高效的网络。CAN总线已被广泛应用到各个自动化控制系统中，例如汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等领域。随着CAN总线网络区域的扩大，2个节点之间的直接数据传输将难以知足远间隔通讯要求。CAN中继器是

2、延长CAN总线通讯间隔的中转站，其通讯效率和通讯可靠性直接影响CAN总线的通讯才能。传统的基于单MCU的CAN中继器难以知足大量数据的中转要求，本文基于双MCU设计高性能的CAN总线中继器。1系统总体设计CY7C136是2KB高速CMOS静态RAM。同一片RAM上有2组数据线和2组地址线，对每个端口的控制是互相独立的，可分别在存储器的任意位置存取数据。双口RAM作为2个MCU的分享资源，一个端口与MCUl相连，另一个端口与MCU2相连。从SJAlOOOCAN总线接口1接收来的数据送入双口RAM，这些数据被MCU2取走并送到SJAl000CAN总线接口2上;从SJAl000CAN总线接口2接收来

3、的数据也送入双口RAM，并被MCUl取走送到SJAl000CAN总线接口1上。由于MCU的地址总线和数据总线是复用的，因此采用锁存器进展地址锁存，硬件总体构造如图1所示。2硬件电路实现电路中使用的2片MCU为8051系列单片机AT89C52，本钱低、开发周期短、易于实现、可靠性高。MCUl与MCU2之间通过P1口的P1.5、P1.6、P1.7进展联络与应答，保证系统存储空间访问的平安性。2.1MCU主控制电路MCUlAT89C52片1连接的外围设备有双口RAM和CAN总线控制器。为了防止地址冲突，采用74LS138译码器进展地址译码。AT89C52的PO为地址/数据复用口，采用74HC573作

4、为地址锁存器。由于MCUl和MCU2电路原理一样，本文只介绍MCUl控制电路。MCUl电路原理如图2所示。2.2双口RAM接口电路双口RAM电路接口如图3所示。双口RAM芯片CY7C136作为2个MCU数据的中转站，分别与2个MCU的相应引脚相连。其中CY7C136引脚I/O0L1/O7L与第1片AT89C52MCUl的PO相连，引脚I/OORI/O7R与第2片AT89C52MCU2相连。YOAOUT为MCU1读写双口RAM的片选信号，Y1AOUT为MCU2读写双口RAM的片选信号，并将MCU的读写控制信号线与双口RAM的相应读写控制信号线相连。2.3CAN总线控制器接口电路CAN总线控制器采

5、用sJAl000。74LSl38译码器的YO引脚输出作为SJAl000的片选信号。中断引脚连接MCUl的INTO，作为处理CAN接收中断的触发信号。电路原理如图4所示。3软件设计实现3.1存储空间分配思想为使双口RAM实现最高效率的应用，将2KB的存储空间设计成2个1KB大小的环形队列形式，每一个环形队列的构造如图5所示图中阴影局部为存有数据的区域，非阴影区域为空闲区域。3.2程序控制流程中继器只是中转来自总线上的数据，而这些数据是随机的，因此接收采用中断的方式。某一时刻只要SJAl000成功接收一帧数据，就会向负责本端口的MCU申请中断，进展数据接收，并将数据送入环形队列queue。当环形队

6、列中有待发送的数据时，程序的处理流程如图6所示其中，tail和bead分别为环形队列的尾指针和头指针。MCU首先获取对方环形队列中的信息，主要是查看环形队列信息是否为空，假如为空那么不对其操纵。假如不为空，那么队列中有待发送的信息，于是启动一次信息发送。假如发送成功，那么通过联络信号通知对方修改环形队列指针。4测试对基于双口RAM的双MCU中继器进展压力测试高数据负载率下测试。短间隔内向2个CAN口加载10000帧数据，测试中继器成功中转情况，其结果如表1所列表身数据为成功中转帧数。根据CAN总线规定，其平均负载率不超过65%，传统的单MCUCAN中继器平均负载率很难到达60%。从表1可以看出，引入双MCU后CAN中继器的性能大大进步，能在负载率超过60%的情况下稳定工作。环形队列queue溢出的情况可以通过增加双口RAM的大小来解决。采用双MCU配合双口RAM设计CAN总线中继器，解决了单MCU无法快速处理CAN总线负载过重的问题，使其性能和效率得到了很大进步，为CAN中继器在工程领域的优化设计提供了良好的技术平台和解决方案。