基于ARM7處理器的CAN總線網絡設計

1 引言
can（controller area network）即控制器局域網絡，最初是由德國bosch公司為解決汽車監控系統中的自動化系統集成而設計的數字信號通信協議，屬于總線式串行通信網絡。由于can總線自身的特點，其應用領域由汽車行業擴展到過程控制、機械制造、機器人和樓宇自動化等領域，被公認為最有發展前景的現場總線之一。
can總線系統網絡拓撲結構采用總線式結構，其結構簡單、成本低，并且采用無源抽頭連接，系統可靠性高。本設計在保證系統可靠工作和降低成本的條件下，具有通用性、實時性和可擴展性等持點。

2 系統總體方案設計
整個can網絡由上位機（上位機也是網絡節點）和各網絡節點組成（見圖1）。上位機采用工控機或通用計算機，它不僅可以使用普通pc機的豐富軟件，而且采用了許多保護措施，保證了安全可靠的運行，工控機特別適合于工業控制環境惡劣條件下的使用。上位機通過can總線適配卡與各網絡節點進行信息交換，負責對整個系統進行監控和給下位機發送各種操作控制命令和設定參數。
網絡節點由傳感器接口、下位機、can控制器和can收發器組成，通過can收發器與總線相連，接收上位機的設置和命令。傳感器接口把采集到的現場信號經過網絡節點處理后，由can收發器經由can總線與上位機進行數據交換，上位機對傳感器檢測到的現場信號做進一步分析、處理或存儲，完成系統的在線檢測，計算機分析與控制。本設計can總線傳輸介質采用雙絞線。

圖 1 can總線網絡系統結構

3 can總線智能網絡節點硬件設計
本文給出以arm7tdmi內核philips公司的lpc2119芯片作為核心構成的智能節點電路設計。該智能節點的電路原理圖如圖2所示。該智能節點的設計在保證系統可靠工作和降低成本的條件下，具有通用性、實時性和可擴展性等特點，下面分別對電路的各部分做進一步的說明。

圖2 can總線智能網絡點

3.1 lpc2119處理器特點
lpc2119是philips公司推出的一款高性價比很處理器。lpc2119是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位arm7tdmi-stm cpu，并帶有128kb嵌入的高速flash存儲器。獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行，對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位thumb模式將代碼規模降低超過30%，而性能的損失卻很小。實行流水線作業，提供embedded ice邏輯，支持片上斷點和調試點，具有先進的軟件開發和調試環境。
lpc2119具有非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、4路10位adc、2路can、pwm通道、多個串行接口，包括2個16c550工業標準uart、高速i2c接口（400 khz）和2個spi接口，46個gpio以及多達9個外部中斷使它們特別適用于汽車、工業控制應用以及醫療系統和容錯維護總線。