自學(xué)嵌入式要多久_基于LPC2131嵌入式系統(tǒng)μCOS-II實現(xiàn)CAN通訊

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自學(xué)嵌入式要多久_基于LPC2131嵌入式系統(tǒng)μCOS-II實現(xiàn)CAN通訊,   

　　隨著信息技術(shù)技術(shù)的飛速發(fā)展， ARM技術(shù)方案架構(gòu)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(chǎn)權(quán)授權(quán)用戶，其中包括世界頂級的半導(dǎo)體和系統(tǒng)公司。目前已被廣泛的用于各類電子產(chǎn)品，汽車、消費娛樂、影像、工業(yè)控制、海量存儲、網(wǎng)絡(luò)、安保和無線等領(lǐng)域。被業(yè)界人士認為，基于ARM的技術(shù)方案是最具市場前景和市場優(yōu)勢的解決方案。

　　現(xiàn)場總線CAN是為解決現(xiàn)代汽車中眾多的電控模塊之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行通信協(xié)議。由于其具有多主站依據(jù)優(yōu)先權(quán)進行總線訪問，采用非破壞性總線仲裁，可完成對通信數(shù)據(jù)的錯誤檢驗和優(yōu)先級判別，數(shù)據(jù)長度最多為8個字節(jié)，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(yīng)用在汽車，工業(yè)，消費類電子等領(lǐng)域，而被公認為是最有前途的現(xiàn)場總線之一。

　　基于ARM在嵌入式系統(tǒng)方面優(yōu)勢和CAN總線的廣泛應(yīng)用，目前越來越多的ARM處理器內(nèi)部都自帶了CAN控制器，極大的方便了開發(fā)人員對CAN總線的開發(fā)。但目前仍有些產(chǎn)品中的ARM處理器沒有內(nèi)置CAN控制器，為了能夠適應(yīng)節(jié)點間對數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)，通過外擴CAN接口模塊來實現(xiàn)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(nèi)部沒有集成CAN控制器的處理器，設(shè)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(shè)計，而且對基于嵌入式實時操作系統(tǒng)μCOS-II實現(xiàn)CAN通信，進行了嵌入式軟件的設(shè)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(yōu)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(chǎn)品的開發(fā)。其特點如下：

　　·集成了Thumb擴展指令集。

　　·32KB可在系統(tǒng)中編程（ISP）的片內(nèi)Flash和可在應(yīng)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(nèi)晶體振蕩器和片內(nèi)PLL。

　　LPC2131內(nèi)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(shè)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(xiàn)數(shù)據(jù)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(xiàn)讀寫和片選，P0.30，P0.27分別與SJA1000的INT，RST相連實現(xiàn)中斷和復(fù)位。LPC2131訪問SJA1000時，可通過軟件模擬SJA1000中所規(guī)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(fā)器與CAN總線接口

　　CAN收發(fā)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(fā)器的TXD，RXD相連，為提高CAN收發(fā)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(lián)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(dāng)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。

　　  

　　圖2 CAN收發(fā)器與總線接口電路

　　對于其他無內(nèi)置CAN控制器的能夠承受5V的TTL電平的處理器來說，只需改變與SJA1000的數(shù)據(jù)端口ALE/AS，RD/E，WR，CS，INT，RST相連接的引腳即可完成外擴CAN接口的硬件設(shè)計工作，否則在兩者之間加一個邏輯電平轉(zhuǎn)換的器件即可。

　　軟件設(shè)計

　　對SJA1000的讀寫訪問

　　由于LPC2131的48個引腳全是IO，所以首先需要通過軟件模擬讀寫SJA1000的時序，來對SJA1000進行操作，進而完成CAN通訊功能。

　　依據(jù)SJA1000在Intel模式下的讀寫時序［4］，可編寫LPC2131通過CAN控制器SJA1000發(fā)送數(shù)據(jù)的寫函數(shù)void WriteCan（uint8 Addr，uint8 Data）和接受CAN控制器所接受的數(shù)據(jù)的讀函數(shù)uint8 ReadCan（uint8 Addr），其中Addr為SJA1000相應(yīng)的寄存器的地址，Data為LPC2131所發(fā)送的數(shù)據(jù)，讀函數(shù)ReadCan可返回所接受的數(shù)據(jù)。