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C8051F040在基于CAN總線的分布式測控系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要：CYGNAL生產(chǎn)的單片機C8051F040是代表８位單片機發(fā)展方向的高速（25M）混合信號系統(tǒng)級芯片（SOC）它不僅集成了一般測控系統(tǒng)需要的外設(shè)，而且集成了很有發(fā)展前景的現(xiàn)場總線—CAN總線控制器，文中對該芯片中的CAN控制器結(jié)構(gòu)作了分析，并給出了在分布式測控系統(tǒng)中使用該芯片的智能節(jié)點的硬件、軟件設(shè)計方案。關(guān)鍵詞：C8051F040；CAN總線；分布式；測控節(jié)點
１ 概述
分布式在線測控系統(tǒng)是由多個面向設(shè)備的、以ＭＣＵ為核心的智能處理單元和多個并行運行且具有不同監(jiān)測和故障診斷功能的微機構(gòu)成的。該系統(tǒng)采取“分治”的設(shè)計思想?它將數(shù)據(jù)采集以及部分數(shù)據(jù)處理任務(wù)交給設(shè)備層的智能處理單元去完成?而監(jiān)測診斷層主要負責監(jiān)視和故障診斷。分布式測控系統(tǒng)設(shè)計均應(yīng)考慮各個節(jié)點之間的通信問題?因為通信網(wǎng)絡(luò)的選取對系統(tǒng)性能有很大影響。 國內(nèi)已開展了基于現(xiàn)場總線的在線測控系統(tǒng)的研究?并利用ＣＡＮ總線實現(xiàn)設(shè)備層的檢測處理、單元間的通信以及與上層監(jiān)測主機的通信。ＣＡＮ總線就是一種支持分布式實時控制系統(tǒng)的串行通信局域網(wǎng)絡(luò)總線。它的主要特點如下:
●任一個節(jié)點均可在任一時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù),而從不分主從,因此，通信比較靈活;
●節(jié)點可分為不同的優(yōu)先級,可以滿足不同的實時要求;
●采用非破壞性總線仲裁,當兩節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時,優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送?而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；
●通信距離最遠可達１０ｋｍ，通信最高速率可達１Ｍｂｐｓ?
●每幀數(shù)據(jù)的有效字節(jié)數(shù)為８，因此，可保證很短的傳輸時間，而且實時性強，受干擾的概率低；
●每幀數(shù)據(jù)都含有ＣＲＣ（循環(huán)冗余）校驗及其它校驗措施，因而數(shù)據(jù)出錯率很低；
●ＣＡＮ總線節(jié)點在嚴重錯誤的情況下，可自動切斷與總線的聯(lián)系，以使總線上的其它操作不受影響。
目前，ＣＡＮ總線協(xié)議以其可靠性高、實時性好以及獨特的設(shè)計已經(jīng)成為總線通信網(wǎng)絡(luò)的首選?國內(nèi)目前使用較廣的是ＰＨＩＬＩＰＳ 生產(chǎn)的ＳＪＡ１０００ 、８２Ｃ２００等獨立的ＣＡＮ控制器，由于這種獨立的控制器限制了測控節(jié)點的集成度，因此，很多微處理器生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始生產(chǎn)內(nèi)部集成有ＣＡＮ控制器的ＭＣＵ。美國ＣＹＧＮＡＬ公司生產(chǎn)Ｃ８０５１Ｆ０４０就是內(nèi)部集成有ＢＯＳＣＨ ＣＡＮ控制器的混合信號系統(tǒng)級芯片（ＳＯＣ）。本文將分析Ｃ８０５１Ｆ０４０ 的ＣＡＮ總線結(jié)構(gòu)、與ＣＰＵ 的接口及初始化配置，同時將給出基于Ｃ８０５１Ｆ０４０的分布式測控節(jié)點的設(shè)計及系統(tǒng)的實現(xiàn)框架。
２ Ｃ８０５１Ｆ０４０及其內(nèi)部ＢＯＴＳＨ ＣＡＮ
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