Small RTOS51 下CAN總線數據收發實現

1 CAN總線簡介

現場總線技術FCS（Fieldbus Control System）成為當今工業自動化技術發展的熱點，德國Bosch公司的CAN（1Mbit/s）是國際標準之一，也是Controller Area Network 的應用標準。它屬于現場總線范疇，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。由于其高性能、高可靠性、及獨特設計，CAN總線已成為目前國外最普及和實時性最高的現場總線。CAN總線在可靠性和實時性方面遠遠優于RS-485等工業現線CAN總線主要有下列特征：

1. 數據信號采用差分電壓傳輸，兩條信號線”CAN_H”和” CAN_L”。

2. 傳輸介質可用雙絞線、同軸電纜或光纖，具有較強的抗干擾能力。直接通信距離最大可達10km(速率小于5kbit/s)，最高通信速率可達1Mbit/s(此時距離最長為40m)。

3. 節點不分主從，節點任意時刻可向其他節點發送信息，依據優先權進行總線訪問，滿足不同的實時要求。

4. 采用非破壞性基于優先權總線仲裁技術。

5. 采用短幀結構，每幀為8bit，保證了數據出錯率低。

6. 可以點對點、點對多點及全局廣播方式傳送接收數據。

7. 發送期間若丟失仲裁或由于出錯而遭破壞的幀可自動重發送。
2Small RTOS51簡介

Small RTOS51 是一個用于8051系列單片機的多任務實時操作系統。8051系列單片機一般只有很少的ROM和RAM資源，如P89C51只有4KB Flash和128字節RAM。一般的實時操作系統如RTX Tiny 雖然小，但是任務沒有優先級和中斷管理，也無源代碼，而uc/os-II規模太大，需要大量外部RAM。基于此，Small RTOS51是專為51 單片機編寫嵌入式操作系統，它使用了RTX51 Tiny 的堆棧管理機制，并像uc/os-II一樣是搶占式的。

3 一個典型的CAN節點

3.1.CAN總線接口的結構

一個CAN總線接口有3 部分組成，如圖（a）所示，它們分別對應于CAN總線的物理層、數據鏈路層和應用層。

最上層為微控制器，主要負責上層應用以及系統控制，包括CAN協議的應用層協議的實現，協調各系統設備的工作。（本設計采用的MCU是8051）

中間層為CAN控制器，CAN控制器負責處理數據幀，完成數據的打包、解包，錯誤界定，并提供報文緩沖和傳輸濾波。（本設計采用的CAN總線控制器是Philips公司生產SJA1000）

最底層為CAN收發器，主要是接口電平的轉換，接口電器特性的處理。（本設計采用82C250）

（a）CAN接口結構



3.2.節點電路設計

（1）SJA1000與單片機接口電路



（b）SJA1000與單片機接口電路

SJA1000 的AD0-AD7與單片機的數據總線相連，地址A17作為SJA1000的片選使能端，由ALE、WR、RD控制SJA1000 數據的發送和接收。注意SJA1000復位端的連接，單片機是高電平復位，而SJA1000是低電平復位，因此復位信號要通過一個反相器與SJA1000復位端相連。另外SJA1000的11腳MODE接高電平，選擇Intel二分頻模式 。SJA1000的16腳時中斷信號輸出，在中斷允許情況下，有中斷發生時，16腳出現有高電平到低電平的跳變。因此16腳可以直接與單片機的外部中斷輸入腳相連接。

SJA1000的ODE引腳可選擇接口模式：

◆Intel模式MODE高

◆M0torola模式MODE低