基于dsPIC30F6014數字信號控制器的CAN節點設計

引言
CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。作為一種技術先進、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網絡通訊控制方式，CAN-bus已被廣泛應用到各個自動化控制系統中，具有不可比擬的優越性。
新型16位dsPIC30F6014數字信號控制器結合單片機的控制優點及數字信號處理器(DSP)的高速運算特性，為嵌入式系統提供了單一芯片解決方案。
本篇論文以CAN協議為基礎，結合dsPIC30F6014的突出性能，在設計通訊接口過程中，提出了基于dsPIC30F6014數字信號控制器的CAN節點設計方法。

1 dsPIC30F6014數字信號控制器與CAN總線

1.1 dsPIC30F6014數字信號控制器特點

dsPIC30F6014數字信號控制器（DSC）是單片嵌入式控制器，它集成了單片機（MCU）的控制功能以及數字信號處理器（DSP）的計算能力和數據吞吐能力，運算速度可達20和30 MIPS，配備自編程閃存，并能在工業級溫度和擴展級溫度范圍內工作。以16位單片機為核心的 dsPIC30F6014數字信號控制器不僅具有功能強大的外圍設備和快速中斷處理能力，又融合了可管理高速計算活動的數字信號處理器功能。dsPIC30F CPU 模塊采用16 位（數據）改良的哈佛架構，并帶有增強型指令集包含對DSP 的有力支持。CPU 擁有24 位指令字，指令字帶有長度可變的操作碼字段。 程序計數器（PC）為24位寬，可以尋址高達4M × 24 位的用戶程序存儲器空間。 單周期指令預取機制用來幫助維持吞吐量并提供可預測的執行。配備144K字節增強型閃存及8K字節靜態RAM，8K字節EEPROM，能支持大型的復雜應用。dsPIC系列產品與現有嵌入式系統不同，系統集成了振蕩器，低電壓檢測，看門狗定時器，產品無需使用額外的元件，可降低主板面積和系統成本，為嵌入式系統提供了單一芯片解決方案。此外還具備一系列片上功能，包括I/O端口、定時器、輸入捕捉、輸出比較、UART、12位A/D轉換器、SPI接口、I2C接口及ＣＡＮ通信等模塊。結構圖如圖1所示：

這些特性使之成為需要更高精確度、更快轉速或無傳感器控制的電機控制應用領域如非傳感無刷直流電機、磁阻轉換和感應電機的理想解決方案，另外還可以應用于因特網接入設備和汽車產品；生物特徵檢測保護--如指紋識別；不間斷電源、電源管理和話音開關(話音識別系統)等領域。

1.2 CAN總線技術特點

CAN是主要用于各種過程（設備）監測及控制的一種網絡。最初是德國BOSCH公司為汽車的監測、控制系統而設計的。由于CAN具有卓越的特性和極高的可靠性，特別適合于工業過程中監控設備的互連，因此，越來越受到工業界的重視。具體來說，CAN具有如下特性：
（1） CAN可以多主方式工作，網絡上任意一個節點均可以在任意時刻主動地向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從，通信方式靈活；
（2） CAN可以點對點、點對多點（成組）及全局廣播方式傳送接收數據；
（3） CAN網絡上的節點信息可分成不同的優先級，可以滿足不同的實時要求；
（4） CAN采用非破壞性總線仲載技術。當兩個節點同時向網絡上發送數據時，優先級低的點主動停止數據發送，而優先級高的節點可不受影響地繼續傳輸數據，大大地節省了總線仲載沖突時間，在網絡負載很重的情況下也不會出現網絡癱瘓；
（5） CAN的直接通信距離最大可達10km（速率小于5kbps），最高通信速率可達1Mkbps（此時距離最長為40m）。