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基于CAN总线的适配卡设计

刘宏达1，胥令辉2，腾忠宽2，游江1

(1．哈尔滨工程大学哈尔滨150001；2．哈尔滨大生饲料有限公司哈尔滨150001）

1引言

测控单元之间的高速、可靠数据通讯是分布式控制系统的关键，基于RS-485总线的通讯模式，由于通讯波特率低、在干扰环境下可靠性差已不太适应工控领域的要求。CAN(Control Area Network)总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的总线式串行通讯络，CAN采用CRC校验及其他检错措施因而同轴电缆数据出错率极低；差分式的数据收发方式使CAN总线在高噪声环境下也能正常工作；具有最远可达1风扇0KM的通讯距离。CAN以其卓越的性能已经在工业自动化、建筑物环境控制、机器人、医疗器械及传感器等领域得到了广泛的应用。CAN总线的技术细节在参考文献中有详细说明。

2 系统结构图

下图是一个基于CAN总线通讯的分布式系统结构框图。由CAN总线构建的测控系统中，PC机通过CAN接口适配卡与CAN总线相连，CAN适配卡插在PC机扩展槽内，其任务是通过PC机总线实现PC机与CAN总线之间的数据交换，PC机也通过适配卡执行相应的命令和实现调度功能。3CAN总线适配卡硬件接口设计

3．1CAN总线适配卡基于PC／AT的I／O扩展槽的设计

以下电路是基于PC／AT的I／O扩展槽设计的。 CAN总线适配卡与PC机接口选用美国Integrated Device与同级别的空客A320和波音737相比 Technology(IDT)公司IDT7005S系列本质型双端口存储器，存储容量8K×8，双端口RAM提供了两个完全独立的端口，每个端口分别有自己的I／O数据线、地址线和控制线。采用内存映像的方式将数据存储器配置于PC机主存储器的高端，这样数据交换速度快、方式简单，存取共享信息的时间一般与存取CPU外部RAM的时间一样。设计中采用令牌传递方式解决存储器共享问题，只要不是访问同一地址范围的RAM单元，就允许PC机和MCU通过两个端口同时对片内任何单元进行独立的读写操作。如果两个端口同时访问同一地址范围的存储单元，则由片内仲裁逻辑决定访问权属于那个端口。段地址译码、中断控制及I／O控制译码电路如下图所示： 由于采用内存映像方式，PC机的高端地址通过译码电路对双端口RAM进行片选，片选信号为：

片选段地址为：D0000H～D1FFFH。这个信号由另一片74LS138译出(图略)。PC机I／O端口通过译码，选通是双口RAM争用解决方案的右端口令牌控制引脚，在申请或释放访问IDT7005S的令牌之前需要将此引脚清零，译码原理为：

对应的I／O端口地址为：240H。

中断申请电路是为了保证PC机和适配卡上MCU之间能实时响应对方请求而设置的，电路由D触发器74HC74和74HC138译码器组成。通常情况下，D触发器Q端为低电平，当适配卡向PC机申请中荧光粉断时，AT89C52引脚P1．3的上升沿将Q置为高电平，塑料薄膜、铝挂板电线电缆、防水卷材、金属丝、纸箱等材料的各种物理机械性能测试此高电平将一直持续到PC机响应中断并通过I／O端口读写逻辑译出一个低电平将D触发器置为0，清除中断请求信号。有电路图可得：对应的I／O端口地址为220H，与此类似CLK信号对应的端口地址为230H。

设计中考虑到便于调试和处理运行时出现的问题，在适配卡上设计了三种复位方式；将直接应响实验的最大变形和断后伸长率

(1)上电复位：将PC机扩展槽中的复位信号引出，PC机上电后适配卡也同时复位。

(2)手动复位：主要用于解决调试过程中出现的问题。

(3)软件复位：在程序运行过程中若适配卡出现异常，不需要关掉PC机而只需要启动PC机管理程序相应模块，可通过软件指令写I／O端口对CAN适配卡进行复位。相应的I／O端口地址可由图3电路译出。电路如图所示：装修工期
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