CAN总线在程控交换机中的应用设计

    在电话程控交换机中，控制系统由前端处理、主控制和维护管理三级处理系统构成。

    主控制机与前端处理机之间有通信处理机，它主要完成通信功能，将从各从节点传来的信息整理打包传往主控单元，并将从主控单元发送来的命令分配发往各从节点。其中，前端处理机与主控机连接的电路结构如图1所示。

    主控制机与6个通信处理机之间通过双口RAM，以中断方式传送数据，每个通信处理机与前端处理机都采用具有HDLC协议的8044芯片，各前端机不能主动发起与通信控制机的通信，必须等待通信控制机询问该节点时才能向它发送数据。

    对于图1的应用，本文采用CAN总线技术来实现，大大减化了软硬件设计，降低了成本。

    CAN总线设计关键点

    物理层设计

    CAN总线为了使用的灵活性，没有严格定义物理层的连接和媒质，这虽然使物理层的设计相当灵活，但对CAN总线设计的新手来说，此处也是容易出问题的地方。从应用来看，CAN控制器只引出了TX0、TX1两个发送输出端(它们具有互补的电平输出)和RX0、RX1两个差分比较输入端。因此，应用中要根据需要自行设计物理层的连接和总线电平。

    总的原则是：针对TX0、TX1的两种输出状态(显性、隐性)，总线应具有两种不同的电平，这两种电平可以使差分输入的接收端呈现两种状态(显性、隐性)。根据不同的传输距离和传输速率要求，有着相应的设计方案，本文图2所示的电路中，CAN总线控制器采用的是SJA1000，物理层驱动采用PCA82C250，通过设置PCA82C250的引脚8(Rs)可以使其分别工作在高速、斜率控制和待机方式下。在斜率控制工作方式下，对于较低速度或较短总线长度的应用场合，可用非屏蔽双绞线或平行线作总线，为降低射频干扰，可通过调整引脚8到地的连接电阻大小来实现。为了增加抗干扰能力，图2电路中在CAN控制器和PCA82C250之间加入了6N137高速光耦。该方案的主要特点是：位速度：0～1Mbit／s；节点数：2～110个。

    软件编程

    所有的CAN控制器具有相同的结构和顺序，只不过是在存储器中映象的偏移量不同。图2所示的电路中，CAN控制器SJA1000寄存器定义在4000H～401DH的范围之内。CAN总线数据通信的软件编程通过对30个寄存器的操作来完成，其收发的程序框图如图3所示。

    程控交换机中主控机与前端处理机通信的电路设计

    对于图1所示的电路，若采用CAN总线通信方式，则省去了通信处理机，硬件结构简单，且各节点都可以作为主节点发起通信，其电路结构如图3所示。主控制机由80586和CAN适配器构成，适配器上的8051与80586通过双口RAM，以内存映射方式交换信息。这里着重介绍前端机部分，前端机主要由8051、SJA1000和PCA82C250等构成，控制译码电路由GAL22V10完成。其电路如图4所示。

    CAN控制器SJA1000的数据与地址端是时分复用的，其读写时序与8051读写片外RAM时的操作是兼容的，故其可以与8051直接相连，而不需要加地址锁存器。

    前端机CAN总线的初使化、发送及接收程序框图如图5所示。