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CAN中繼器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用
摘要:闡述了CAN中繼器的重要作用,詳細(xì)分析了CAN中繼器的軟、硬件設(shè)計(jì)方法,并對(duì)其在食堂售飯系統(tǒng)中的應(yīng)用作了分析說明。關(guān)鍵詞:CAN總線 CAN控制器 CAN中繼器
CAN總線是Bosch公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用而推出的一種總線,與一般的通信總線相比,CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。CAN 總線現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制、小區(qū)安防、環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域中。CAN總線為多主方式工作,網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主從,通信方式靈活,且無需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。
CAN中繼器是CAN總線系統(tǒng)組網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備之一,在稍大型的CAN總線系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)用到中繼器。本文所討論的中繼器除了具有中繼功能以外,還具有一定的網(wǎng)橋功能。因?yàn)橹灰獙?duì)中繼器的初始化參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)配置,就能使中繼器既具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)功能,又具有報(bào)文過濾功能,這里只是借用了中繼器的名稱而已。
使用中繼器的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面:
(1)過濾通信量。中繼器接收一個(gè)子網(wǎng)的報(bào)文,只有當(dāng)報(bào)文是發(fā)送給中繼器所連的另一個(gè)子網(wǎng)時(shí),中繼器才轉(zhuǎn)發(fā),否則不轉(zhuǎn)發(fā)。
(2)擴(kuò)大了通信距離,但代價(jià)是增加了一些存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)。
(3)增加了節(jié)點(diǎn)的最大數(shù)目。
(4)各個(gè)網(wǎng)段可使用不同的通信速率。
(5)提高了可靠性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí),一般只影響個(gè)別網(wǎng)段。
(6)性能得到改善。
當(dāng)然,使用中繼器也有一定的缺點(diǎn),例如:
(1)由于中繼器對(duì)接收的幀要先存儲(chǔ)后轉(zhuǎn)發(fā),增加了延時(shí)。
(2)CAN總線的MAC子層并沒有流量控制功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)荷很重時(shí),可能因中繼器中緩沖區(qū)的存儲(chǔ)空間不夠而發(fā)生溢出,以致產(chǎn)生幀丟失的現(xiàn)象。
(3)中繼器若出現(xiàn)故障,對(duì)相鄰兩個(gè)子網(wǎng)的工作都將產(chǎn)生影響。
1 CAN中繼器硬件電路設(shè)計(jì)
圖1所示為CAN中繼器硬件結(jié)構(gòu)框圖。CAN中繼器主要由89C52和兩路CAN控制器接口組成。89C52作為CAN中繼器的微控制器,負(fù)責(zé)整個(gè)中繼器的監(jiān)控任務(wù)。兩路CAN控制器接口電路基本相同,都是由CAN通信控制器SJA1000、光電耦合電路和CAN總線驅(qū)動(dòng)器82C250組成。CAN總線驅(qū)動(dòng)器都采用帶隔離的DC/DC模塊單獨(dú)供電。這樣,不僅實(shí)現(xiàn)了兩路CAN接口之間的電氣隔離,也實(shí)現(xiàn)了中繼器與CAN總線的隔離。雖然這在一定程度上增加了中繼器硬件的復(fù)雜
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