双MCU的CAN总线中继器设计-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

引言
CAN总线以其开发维护成本低、总线利用率高、传输距离远(最远可达10 km)、传输速率高(最高可达1 Mbps)使用户能组建稳定、高效的现场总线网络。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满足远距离通信要求。CAN中继器是延长CAN总线通信距离的中转站，其通信效率和通信可靠性直接影响CAN总线的通信能力。传统的基于单MCU的CAN中继器难以满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2 KB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相互独立的，可分别在存储器的任意位置存取数据。
双口RAM作为2个MCU的共享资源，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SJAl000 CAN总线接口2上；从SJAl000 CAN总线接口2接收来的数据也送入双口RAM，并被MCUl取走送到SJAl000 CAN总线接口1上。由于MCU的地址总线和数据总线是复用的，因此采用锁存器进行地址锁存，硬件总体结构如图1所示。

点击看大图

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／O0L～1／O7L与第1片AT89C52(MCUl)的PO相连，引脚I／OOR～I／O7R与第2片AT89C52(MCU2)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。

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2 KB的存储空间设计成2个1 KB大小的环形队列形式，每一个环形队列的结构如图5所示(图中阴影部分为存有数据的区域，非阴影区域为空闲区域)。

4 测试
对基于双口RAM的双MCU中继器进行压力测试(高数据负载率下测试)。短距离内向2个CAN口加载10 000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MCU CAN中继器平均负载率很难达到60％。从表1可以看出，引入双MCU后CAN中继器的性能大大提高，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。

结语
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提高，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。

关键字：双MCU CAN总线中继器引用地址：双MCU的CAN总线中继器设计

上一篇：基于CAN总线数控系统远程输入输出模块的设计与实现
下一篇：基于CAN总线的电工实验指导系统设计

推荐阅读最新更新时间：2024-03-16 14:50

未来智能网联汽车新一代整车架构

CAN FD 与车载以太网的诞生与应用，给新一代智能网联车的整车架构带来哪些变化？工程师们又将如何快速地完成 CAN FD 与车载以太网的通讯测试？本文对此做简单的介绍。一、智能网联车 CANFD 及车载以太网的应用如图 1 所示，智能网联车，就是车联网、智能交通与智能汽车的交集，能够实现车与 X（车、人、路、后台）等的信息交互，并具有智能决策能力的新一代汽车。图 1 智能网联车定义如图 2 所示，传统的汽车网络架构主要是由 CAN 总线组成，车内分布式电控单元 ECU 按照功能划分为动力总成、车身控制、辅助驾驶等总线区域；车窗、车灯、天窗等则通过 LIN 总线接入 CAN 网络。这也得益于 CAN

[汽车电子]

CAN总线系统测试技术简介

引言随着汽车电子技术的发展，汽车上所用的电控单元不断增多，电控单元之间信息交换的需求促进了车用总线技术的发展。CAN总线即控制器局域网总线，由Bosch公司于1981年制定，主要目的为用作汽车的高速动力总线、中速车身总线等。由于CAN总线具有可靠性高、实时性好、成本合理等优点，逐渐被广泛应用于其他领域中，例如船舶、航天、工业测控、工业自动化、电力系统、楼宇监控等，成为了广泛使用的现场总线之一。基于CAN总线协议，还发展出CANopen、J1939、DeviceNet等多种上层总线协议。 CAN是一种开放式多主站线性结构的总线，使用双绞线作为连接介质连接所有节点,最高传输速率为1Mbit/s。CAN总线使用载波侦听多路访问/

[嵌入式]

应用最新的CAN总线增强功能，实现安全可靠的高速汽车通信

多年来，设计人员一直依靠控制器局域网（ CAN ）在汽车的各个子系统和电子控制单元（ECU）之间进行可靠的通信。然而，随着板载网络节点数量的增加，所需的数据吞吐量以及对更低延迟和更高级安全性的需求也在增加，所有这些都在严格的尺寸、重量和成本限制内完成。尽管如此，许多设计人员还是不愿意改变网络拓扑结构，而且由于CAN规范和相关IC解决方案的稳步改进，他们不必这样做。迁移到另一种网络拓扑很困难，因为会损失先前的投资，并且随着设计人员的学习曲线向上移动，可能会出现设计延迟。但是，通过再次查看CAN规范增强功能可以避免这种情况，例如用于更高吞吐量的CAN灵活数据速率（FD），使用部分网络等技术来处理泄漏和干扰，使

[汽车电子]

应用最新的<font color='red'>CAN总线</font>增强功能，实现安全可靠的高速汽车通信

STM32F103 CAN总线配置总结

stm32的can总线的配置如下： CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;//禁止时间触发通信模式 CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE; CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE; CAN_InitStructure.CAN_NART=DISABLE;//CAN报文只被发送1次，不管发送的结果如何（成功、出错或仲裁丢失） CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE; CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE; CAN_InitStruct

[单片机]

基于CAN总线的分布式监控系统设计

引言锅炉是通过燃烧加热工质来提供热能动力的重要设备，同时又是承压、受火、有爆炸危险而又被各行各业普遍使用的特殊设备。所以实时监控锅炉的运行状态，及时、准确地发现锅炉运行中的事故至关重要。传统的锅炉监控系统在测量手段和使用的传感器方面都存在很大的缺陷。以温度检测为例，早期采用的热电偶电桥法，测试过程复杂；而采用集成的半导体模拟温度传感器需要大量的传输电缆，成本高且不易维护。 CAN总线是一种多主机控制标准，具有物理层和数据链路层的协议、多主节点、无损仲裁、高可靠性及扩充性能好等特点；能有效支持分布式控制系统的串行通信网络。一方面，其通信方式灵活，可实现多主方式工作，还可实现点对点、点对多点等多种数据的收发；另一方面，能在相

[嵌入式]

基于CAN总线的小水电多功能自动化装置的研发

1引言目前我国众多小水电站的自动化水平落后，机电设备陈旧老化，安全事故频繁，自动控制系统的运行需要多人值班，进行设备的维护及事故处理，严重影响小水电的经济效益。近几年，多数小水电站要求进行自动化设备的技术改造，提高测控技术水平，降低事故率，提出尽可能少人值班或无人值班的要求。总线技术的发展及应用，为解决以上问题带来方便。采用高速现场总线技术——CAN总线，可将小水电站多种测控系统的功能要求进行模块化多功能集中设计，构成基于CAN总线的小水电多功能一体测控装置。 2小水电站测控系统的特点及CAN总线的确定 2.1小水电站测控系统的特点小水电站的测控系统主要有发电机组保护、转速测控、温度巡检、综合测控、同期控制、顺序控制、

[工业控制]

基于<font color='red'>CAN总线</font>的小水电多功能自动化装置的研发

LPC2000系列32位ARM微控制器内嵌的CAN总线验收滤波器应用

CAN(Controller Area NetWork)总线，即控制器局域网总线，是由德国Bosch公司于1982年开发和推出的最早用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。在20多年的历史中，CAN总线在许多领域得到了应用，是到目前为止唯一有国际标准的现场总线。 CAN现场总线按照国际标准化组织ISO提出的"开放系统互联(OSI)"参考模式，实现其中的物理层、数据链路层和应用层。CAN控制器用来实现CAN总线协议。CAN控制器芯片分为两类：一类是独立的控制器芯片，如SJA1000；另一类是和微控制器做在一起，如Philips公司的LPC2000系列32位ARM微控制器。两类控制器都提供了报文标识过滤的验收滤波器。但独立CA

[单片机]

LPC2000系列32位ARM<font color='red'>微控制器</font>内嵌的<font color='red'>CAN总线</font>验收滤波器应用

基于CAN总线的多伺服电机同步控制

0 引言　　在印刷机械行业中，多电机的同步控制是一个非常重要的问题。由于印刷产品的特殊工艺要求，尤其是对于多色印刷，为了保证印刷套印精度（一般≤0.05 mm），要求各个电机位置转差率很高（一般≤0.02%）。在传统的印刷机械中，以往大都采用以机械长轴作为动力源的同步控制方案，但机械长轴同步控制方案易出现振荡现象，各个机组互相干扰，而且系统中有许多机械零件，不方便系统维护和使用。随着机电一体化技术的发展，现场总线技术不断应用到各个领域并得到了广泛的应用。本文针对机组式印刷机械的同步需求，提出了一种基于CAN现场总线的同步控制解决方案，并得以验证。 1 无轴传动印刷机控制系统的同步需求　　机组式卷筒印刷机一般由给纸机组、

[嵌入式]