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应用单片机实现CAN总线与LIN总线间的传输设计方案

时间:2020-01-16 09:40:12来源:电子发烧友 作者:admin 点击:
现场总线技术已经广泛应用于工业控制中,尤其是CAN(Controler Area Nerwork)总线由于具有可靠性高、成本低、容易实现等优点,在现场总线实际工程应用中占有了较大份额。

现场总线技术已经广泛应用于工业控制中,尤其是CAN(Controler Area Nerwork)总线由于具有可靠性高、成本低、容易实现等优点,在现场总线实际工程应用中占有了较大份额。伴随着总线技术发展,LIN(Local Interconnect Network)总线作为一种低成本串行通信网络,其目标是为现有现场总线控制网络提供辅助功能,特别是汽车控制网络中总线应用,因此必然存在一个LIN总线和其它总线通信接口实现,本文以CAN总线为例,提出了一种基于AT89C51CC03单片机CAN-LIN网关设计方案。

LIN是一种低成本串行通讯网络用于实现汽车中分布式电子系统控制,LIN目标是为现有汽车网络(例如CAN总线)提供辅助功能,因此LIN总线是一种辅助总线网络,在不需要CAN总线带宽和多功能场合比如智能传感器和制动装置之间通讯,使用LIN总线可大大节省成本。LIN通讯是基于SCI(UART)数据格式,采用单主控制器/多从设备模式,仅使用一根12V信号总线和一个无固定时间基准节点同步时钟线。

网关硬件设计

整个网关模块包括LIN接口、CAN接口、CAN波特率设置、LIN波特率设置、电源模块、状态灯六个子模块(图1)。

基于单片机实现CAN总线与LIN总线间的传输设计方案

图1 系统结构框图

AT89C51CC03是Atmel公司一款内嵌CAN控制器8位单片机。本设计中以AT89C51CC03单片机为基础,选择TJA1020作为LIN总线收发器,采用单片机UART接口,在CAN模块设计部分选择PCA82C250作为CAN总线收发器,具体电路连接如图2、图3、图4所示。

基于单片机实现CAN总线与LIN总线间的传输设计方案

图2 单片机电路

基于单片机实现CAN总线与LIN总线间的传输设计方案

图4 LIN接口电路

在电路中我们设计了一个5位拨码开关,由于在各个不同工作系统中,LIN总线和CAN总线传输是不一样,这就需要改换软件,因此在此设计中用一个5位拨码开关用于波特率设置,三位用于LIN波特率设置,两位用于CAN波特率设置。同时为了展示网关工作状态,特意设计了工作指示灯,在接收和发送信号时分别以一定频率闪烁,当有故障出现时,两个灯同时点亮。

为增强CAN节点抗干扰能力,单片机TXDC和RXDC引脚并不是直接与PCA82C250ATXD和RXD引脚相连,而是通过高速光耦6N137相连(图3)。这样很好实现了总线上各个节点间电气隔离,光耦部分电路所采用两个电源VCC和VDD必须是完全隔离,否则采用光耦也就失去了意义。

网关软件设计

网关软件设计主要包括主控程序模块和CAN模块软件设计以及LIN模块软件设计,CAN模块软件设计主要有三个子函数,一个是CAN初始化CAN_INIT(),另外两个是CAN_RE_ISR()和CAN_SEND()。CAN_INIT()主要是设置CAN通信波特率和CAN基本设置,波特率可以根据拨码开关值来设定,在系统上电之后通过自检程序自动扫描,查预先设定好波特率表格,设定CAN通信波特率。

CAN_RE_ISR()负责信息接收和处理,CAN_SEND()负责信息发送。

LIN模块软件设计主要包括几个文件:LIN.H、LIN.C、TEMR0.H TEMRO.C,其中LIN.H、LIN.C分别实现LIN规范设定以及UART波特率设定和LIN信息接收与发送,TEMR0.H TEMRO.C用于产生LIN总线波特率。主控程序设计主要完成整个网关信息转发功能,当CAN接收中断发生时,置LIN发送标志位,准备转发CAN信息到LIN网络;同样,当LIN接收中断生时,置CAN发送标志位,准备发送LIN信息到CAN网络。

整个软件以C51编写,并利用KEIL公司仿真软件进行软件调试,最后将完整程序烧写到AT89C51CC01flash空间。

结语

本文提出了基于AT89C51CC01单片机CAN-LIN网关设计,解决了现场总线控制中CAN总线控制网络和LIN总线控制网络之间信息传输问题,为现场总线灵活应用提供了基础。本设计经过现场实验,实验结果表明网关运行良好,工作可靠稳定,并已应用到实际工作中。

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