CAN智能節點的設計

ＭＣＰ２５１０１是Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司推出的功能很強的ＣＡＮ控制器芯片，它支持ＣＡＮ１．２、２．０Ａ及２．０Ｂ規范；其內部結構見圖３所示。該芯片內含３個發送緩存和２個接收緩存，可以對發送優先級進行管理，可濾除無用信息，ＭＣＰ２５１０有６個可編程濾波器，而且中斷資源十分豐富。最可貴的是，它可以通過標準的ＳＰＩ接口與微控制器進行通信，從而放寬了ＭＣＵ的選擇范圍使得所有單片機都有接入的可能。

ＭＣＰ２５１０的主要功能是在ＭＣＵ的控制下實現ＣＡＮ規范，它內部的所有寄存器和控制寄存器都映射到一個地址表上，ＭＣＵ可以使用相應的命令格式通過標準的ＳＰＩ接口來完成對ＭＣＰ２５１０的初始化、工作狀態的控制以及數據的讀寫。此外，ＭＣＰ２５１０產生的中斷還可以反饋給ＭＣＵ來處理。

２．３ 系統時鐘

此外，由于ＭＣＰ２５１０的輸出信號驅動能力不夠，而且與ＣＡＮ總線物理接口的要求存在很大的差異，所以，在實際應用中必須使用ＣＡＮ收發器（如ＭＣＰ２５５１等），它可支持的ＣＡＮ速率最高可達１Ｍｂｐｓ，而且容錯能力很強。此外，它內部還有很強的保護電路，可以防止總線的其它節點對它的影響。

３　軟件設計

在進行本系統節點的軟件設計前，首先簡要說明一下ＭＣＰ２５１０的指令格式，ＭＣＰ２５１０的５條指令如表１所列。

表1 MCP2510指令格式

在使用時，可以把這些指令直接編寫成函數形式，這樣可使程序簡練易讀。同時，發送請求的硬件觸發只需把ＴＸｎＲＴＳ置低即可。實際上，接收緩存收到信息后也能產生硬件觸發，并在ＴＸｎＲＴＳ引腳產生低電平輸出。

本設計的主程序流程圖如圖４所示。

上電復位后，ＭＳＰ４３０首先完成自身外圍模塊的初始化，其任務主要是選擇時鐘模塊中的時鐘、使ＵＳＡＲＴ模塊工作于ＳＰＩ模式、以及對看門狗定時器的配置等；然后對ＭＣＰ２５１０進行初始化，以對寄存器進行設置。需要注意的是，ＭＣＰ２５１０只有在配置模式下才可以對控制參數進行配置，但它在復位以后就是配置模式。

當配置ＭＣＰ２５１０到環回模式后，ＭＳＰ４３０將寫數據到ＭＣＰ２５１０的發送緩存并控制其發送，此后，在接收緩存收到數據后，ＩＮＴ引腳將產生低電平中斷以通知ＭＳＰ４３０，ＭＳＰ４３０響應中斷后將讀取數據，并和發送的數據進行比較，以驗證程序的可行性。需要注意的是，無論是對ＭＣＰ２５１０的讀還是寫，都必須使它的ＣＳ引腳處于低電平。

在實際應用中，ＭＳＰ４３０和ＭＣＰ２５１０都可以進入睡眠模式，并可以由中斷來激活。整個節點的主要功能均由中斷子程序來完成，其中的一部分是ＭＳＰ４３０自身的中斷（看門狗定時器溢出中斷、ＳＰＩ接收發送中斷、ＡＤＣ中斷等），另一部分是ＭＣＰ２５１０引起的中斷，這部分中斷資源十分豐富，包括信息接收發送中斷、信息錯誤中斷、總線激活中斷等。它產生的所有中斷都能使ＩＮＴ引腳為低電平， 單片機在檢測到這些中斷后，將通過ＳＰＩ接口讀取ＭＣＰ２５１０內部的中斷標志寄存器以判斷是何中斷，然后再進行進一步處理。

４　結束語

ＭＳＰ４３０和ＭＣＰ２５１０的很多實用功能本文還沒有進一步開發，只是作了一個簡單測試系統，而且許多實際應用中需要注意的問題也沒有考慮到，需要進一步完善。此外，由于ＭＣＰ２５１０使用標準的ＳＰＩ接口與單片機通信，所以加上它可以不更換單片機，而只需對程序稍作修改即可，因此，采用該方案幾乎可以在任何現有系統上實現ＣＡＮ總線功能。