遠動系統(tǒng)RTU的CAN總線適配卡設計

摘    要： 本文結(jié)合一個具體的CAN總線工業(yè)控制系統(tǒng)，先分析了CAN卡的功能和體系結(jié)構(gòu)，接著分析了工控機的ISA總線和CAN卡的接口電路設計方法以及CAN總線的收發(fā)電路。給出了一個完整遠動系統(tǒng)RTU的CAN總線適配卡的硬件電路設計方法。
關(guān)鍵詞：遠動系統(tǒng)；RTU；工控機；CAN總線適配卡；接口電路

引言
遠動系統(tǒng)是指控制設備遠距離控制被控對象，以及兩者交換信息的一種控制系統(tǒng)。當前的遠動系統(tǒng)均是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，它是以計算機為核心，綜合利用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)等以完成遙控、遙測、遙信、遙調(diào)的一種控制系統(tǒng)。遠動系統(tǒng)可分為三大部分：調(diào)度端、通道、遠方終端單元(RTU)。 RTU主要是接受調(diào)度端的命令去控制現(xiàn)場的各個被控對象，以及對現(xiàn)場被控對象進行數(shù)據(jù)監(jiān)測并將數(shù)據(jù)送往調(diào)度端。圖1是一個基于CAN總線的RTU體系結(jié)構(gòu)圖。 本文要討論的是插在工控機ISA槽中的CAN適配卡的硬件設計技術(shù)。

CAN適配卡的功能和結(jié)構(gòu)
智能適配卡插在工控機的ISA擴展槽中，它位于工控機和CAN總線節(jié)點之間，本身也是CAN總線系統(tǒng)的一個節(jié)點機(主節(jié)點)。主要功能是接收工控機的命令，下發(fā)給下位CAN總線節(jié)點機(RTU的各個功能模塊)，并從下位CAN節(jié)點機接收現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送給工控機。適配卡的結(jié)構(gòu)見圖2所示。

工控機的ISA總線和CAN適配卡的接口電路設計
要實現(xiàn)PC機和CAN控制器之間的數(shù)據(jù)傳送，必須在PC機和適配卡上的MPU之間建立起雙向的數(shù)據(jù)交換通道。通過ISA總線實現(xiàn)單片機系統(tǒng)與主機之間交換數(shù)據(jù)有以下兩種實現(xiàn)方法：一是靜態(tài)數(shù)據(jù)傳送。采用并行接口器件8255等，或鎖存器如74LS373等構(gòu)成一字節(jié)深度的FIFO。這種方法較為簡單，但一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，只適應數(shù)據(jù)量小、速度要求不高的場合；二是共用單片機系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)存儲器。此時可直接采用集成雙端口RAM或通用RAM，加上一些控制邏輯組成雙口RAM電路。本設計選擇后者。
目前市場上常見的雙口RAM有IDT公司和Cypress公司的產(chǎn)品，本卡選用2K