CAN總線在程控交換機中的應用設計

　　在電話程控交換機中，控制系統由前端處理、主控制和維護管理三級處理系統構成。

　　主控制機與前端處理機之間有通信處理機，它主要完成通信功能，將從各從節點傳來的信息整理打包傳往主控單元，并將從主控單元發送來的命令分配發往各從節點。其中，前端處理機與主控機連接的電路結構如圖1所示。

　　主控制機與6個通信處理機之間通過雙口RAM，以中斷方式傳送數據，每個通信處理機與前端處理機都采用具有HDLC協議的8044芯片，各前端機不能主動發起與通信控制機的通信，必須等待通信控制機詢問該節點時才能向它發送數據。

　　對于圖1的應用，本文采用CAN總線技術來實現，大大減化了軟硬件設計，降低了成本。

　　CAN總線設計關鍵點

　　物理層設計

　　CAN總線為了使用的靈活性，沒有嚴格定義物理層的連接和媒質，這雖然使物理層的設計相當靈活，但對CAN總線設計的新手來說，此處也是容易出問題的地方。從應用來看，CAN控制器只引出了TX0、TX1兩個發送輸出端(它們具有互補的電平輸出)和RX0、RX1兩個差分比較輸入端。因此，應用中要根據需要自行設計物理層的連接和總線電平。

　　總的原則是：針對TX0、TX1的兩種輸出狀態(顯性、隱性)，總線應具有兩種不同的電平，這兩種電平可以使差分輸入的接收端呈現兩種狀態(顯性、隱性)。根據不同的傳輸距離和傳輸速率要求，有著相應的設計方案，本文圖2所示的電路中，CAN總線控制器采用的是SJA1000，物理層驅動采用PCA82C250，通過設置PCA82C250的引腳8(Rs)可以使其分別工作在高速、斜率控制和待機方式下。在斜率控制工作方式下，對于較低速度或較短總線長度的應用場合，可用非屏蔽雙絞線或平行線作總線，為降低射頻干擾，可通過調整引腳8到地的連接電阻大小來實現。為了增加抗干擾能力，圖2電路中在CAN控制器和PCA82C250之間加入了6N137高速光耦。該方案的主要特點是：位速度：0～1Mbit/s;節點數：2～110個。

　　軟件編程

　　所有的CAN控制器具有相同的結構和順序，只不過是在存儲器中映象的偏移量不同。圖2所示的電路中，CAN控制器SJA1000寄存器定義在4000H～401DH的范圍之內。CAN總線數據通信的軟件編程通過對30個寄存器的操作來完成，其收發的程序框圖如圖3所示。

　　程控交換機中主控機與前端處理機通信的電路設計

　　對于圖1所示的電路，若采用CAN總線通信方式，則省去了通信處理機，硬件結構簡單，且各節點都可以作為主節點發起通信，其電路結構如圖3所示。主控制機由80586和CAN適配器構成，適配器上的8051與80586通過雙口RAM，以內存映射方式交換信息。這里著重介紹前端機部分，前端機主要由8051、SJA1000和PCA82C250等構成，控制譯碼電路由GAL22V10完成。其電路如圖4所示。

　　CAN控制器SJA1000的數據與地址端是時分復用的，其讀寫時序與8051讀寫片外RAM時的操作是兼容的，故其可以與8051直接相連，而不需要加地址鎖存器。

　　前端機CAN總線的初使化、發送及接收程序框圖如圖5所示。