基于LPC2131嵌入式系統μCOS-II實現CAN通訊

隨著信息技術技術的飛速發展，ARM技術方案架構作為一種具備低功耗、高性能、以及小體積等特性的32位嵌入式微處理器，得到了眾多的知識產權授權用戶，其中包括世界頂級的半導體和系統公司。目前已被廣泛的用于各類電子產品，汽車、消費娛樂、影像、工業控制、海量存儲、網絡、安保和無線等領域。被業界人士認為，基于ARM的技術方案是最具市場前景和市場優勢的解決方案。

現場總線CAN是為解決現代汽車中眾多的電控模塊之間的數據交換而開發的一種串行通信協議。由于其具有多主站依據優先權進行總線訪問，采用非破壞性總線仲裁，可完成對通信數據的錯誤檢驗和優先級判別，數據長度最多為8個字節，傳輸時間短，受干擾的概率低，抗干擾能力較強，通信速率最高可達1Mbit/s等特點，它被廣泛應用在汽車，工業，消費類電子等領域，而被公認為是最有前途的現場總線之一。

基于ARM在嵌入式系統方面優勢和CAN總線的廣泛應用，目前越來越多的ARM處理器內部都自帶了CAN控制器，極大的方便了開發人員對CAN總線的開發。但目前仍有些產品中的ARM處理器沒有內置CAN控制器，為了能夠適應節點間對數據傳輸所提出的實時性，可靠性的要求，同時又不改變原來的硬件結構，通過外擴CAN接口模塊來實現CAN通信成了一個較為合適的選擇。

本文基于ARM7TDMI-S處理器LPC2131，對內部沒有集成CAN控制器的處理器，設計了較為通用的CAN接口模塊的硬件電路，并對CAN總線進行了可靠性設計，而且對基于嵌入式實時操作系統μCOS-II實現CAN通信，進行了嵌入式軟件的設計，最終在實踐中對CAN總線通訊的可靠性和可行性進行了驗證。

LPC2131

Philips LPC2131是基于ARM7TDMI-S的高性能32位RISC微控制器，它一方面具有ARM處理器的所有優點：低功耗、高性能；同時又具有較為豐富的片上資源，非常適合嵌入式產品的開發。其特點如下：

·集成了Thumb擴展指令集。

·32KB可在系統中編程（ISP）的片內Flash和可在應用中編程（IAP）的8KB RAM，具有向量中斷控制器。

·2個UART，2個I2C串行接口，2個SPI串行接口，2個定時器（7個捕獲/比較通道），PWM單元可提供多達6個PWM輸出，8通道10位ADC，實時時鐘RTC，看門狗定時器WDT，48個通用I/O引腳。

·CPU時鐘高達60MHz，具有片內晶體振蕩器和片內PLL。

LPC2131內部沒有集成CAN控制器，而無法利用CAN總線來進行通訊。為了使得LPC2131能夠利用CAN總線進行通訊，可以通過外部擴展來拓展其功能。

硬件電路設計

由于LPC2131是由3.3V供電的ARM7TDMI-S微處理器，其各個IO引腳是3.3V的TTL電平，而且可以承受5V的電壓。而獨立CAN控制器SJA1000是5V供電，其各個IO口的電平是5V的TTL電平，所以二者兼容，其IO可以直接相連。

LPC2131與CAN控制器接口

LPC2131與CAN控制器接口如圖1所示，LPC2131的P0.8~P0.15與SJA1000的AD0~AD7直接相連實現數據交互，P0.22，P0.25，P0.31，P0.23分別與SJA1000的ALE/AS，RD/E，WR，CS相連實現讀寫和片選，P0.30，P0.27分別與SJA1000的INT，RST相連實現中斷和復位。LPC2131訪問SJA1000時，可通過軟件模擬SJA1000中所規定的讀寫時序來進行，SJA1000的模式引腳MODE通過VCC而置為高電平，使得SJA1000工作在Intel的模式。

圖1 LPC2131與CAN控制器接口電路

CAN收發器與CAN總線接口

CAN收發器與CAN總線的接口如圖2所示，其中SJA1000的TX0，RX0分別與CAN收發器的TXD，RXD相連，為提高CAN收發器82C250與CAN總線的接口部分的抗干擾能力，特在82C250 的CANH 和CANL 引腳串接一個共模扼流圈，以消除一定的共模干擾，而使得總線差分信號能夠順利通過。并且CANH和CANL分別通過一個磁珠與總線相連，以起到消除一定的高頻干擾。同時CANH 和CANL與地之間并聯了兩個30pf 的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。另外在兩根CAN總線接入端與地之間分別接了一個TVS，當CAN 總線有較高的電壓時通過TVS的擊穿而接地，可起到一定的過壓保護作用。82C250 的Rs引腳上接有一個斜率電阻以降低CAN總線的向外輻射。