引言

　　LPC2294是PHILIPS公司推出的一款功能強大、超低功耗且具有ARM7TDMI內核的32位微控制器。它具有豐富的片上資源，完全可以滿足一般的工業(yè)控制需要，同時還可以減少系統(tǒng)硬件設計的復雜度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　CAN(“Controller Area Network”)總線控制器局域網是一種能有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。CAN總線以其高性能、高可靠性、廉價等特性，越來越受到人們的重視和青睞。為了有效的管理工業(yè)現場的CAN節(jié)點，充分發(fā)揮CAN總線的性能，通信卡的設計與研究十分必要。但目前市場上類似產品存在著兩點不足。

　　首先是一般工業(yè)現場中可能擁有不止1條CAN總線，而目前設計的通信卡上的CAN的接口太少，因而會給設備的集中管理帶來困難。

　　二是目前兩條CAN網段問的通信主要通過一對一CAN總線網橋來實現，但這種方式解決不了工業(yè)現場中同時在幾條CAN網段問傳輸數據的需求，也容易導致組網混亂。

　　為此，本設計選用的ARM控制器LPC2294內部集成有四路CAN控制器，完全符合CAN規(guī)范CAN2.0B標準和ISO11989-1標準。全局驗收過濾器可識別幾乎所有總線的11位和29位Rx標識符。作為本設計的核心部件，LPC2294的使用能夠很好地解決上述2個問題，它不僅能擔起主控制器的工作，同時還可作為CAN網絡的數據傳輸控制器，來與網絡中的節(jié)點實現數據交換。

　　1 硬件設計方案

　　目前計算機的發(fā)展，除了少數專門的工控機還在使用ISA總線以外，PC機上使用最為普遍的就是PCI總線了。PCI總線是Intel公司推出的一種高性能32/64位PC機局部總線，可能同時支持多組外圍沒備而不受制于處理器，其數據吞吐量很大(33 MHz總線頻率、32位傳輸時，其峰值可高達132 MB/s)，PCI總線依靠其優(yōu)越的性能必將取代ISA總線。因此，本文基于PCI總線來設計一個帶有4個CAN總線網段的智能通信卡。圖1是該通信卡的整體硬件結構圖。

　　1.1 PCI總線接口的實現

　　PCI總線具有非常嚴格的規(guī)范，也具有良好的兼容性。但是PCI總線協(xié)議也比較復雜。本設計選用專用的PCI總線接口芯片PCI9030來實現網關的PCI總線接口。PCI9030是PLX公司開發(fā)的低價格PCI總線從模式接口芯片。該芯片功耗低，符合PCI2.2規(guī)范，用戶設計時只需考慮局部總線一側的邏輯控制電路和用于配置的外部EEP-ROM，而不必考慮PCI協(xié)議的具體實現方法，這樣就大大簡化了設計難度，縮短了開發(fā)周期。

　　PCI9030要求有一塊EEPROM作為初始化存儲器。在系統(tǒng)加載時，PCI9030先從該EEPROM中加載初始數據，進行初始設置，因此，EEP-ROM中的信息是否正確決定了PCI卡的加載和運行是否正常。本設計選用ST93CS56作為PCI9030的初始化存儲器，其結構方案如圖2所示。

　　1.2 CAN總線接口的實現

　　該通信卡中CAN總線接口部分實現有以下兩種常用的方法：

　　(1) 獨立CAN總線控制芯片實現

　　即采用飛利浦公司的SJA1000獨立CAN控制器來實現CAN協(xié)議。這種方法的優(yōu)點是能實現較復雜的功能，靈活性也不錯，但由于它是獨立的控制器，設計通信卡擁有4個CAN網段就需要4片SJA1000，這樣會造成資源冗余，系統(tǒng)會比較龐大，而且穩(wěn)定性也會受影響，設計難度也較大。

　　(2) 帶CAN接口的微控制器實現

　　該方法具有代表性的有飛利浦公司的ARM芯片LPC2294，它集成有4路片上CAN總線控制器，能很方便地實現多路CAN總線接口，減小系統(tǒng)規(guī)模，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　比較上述兩種方法，在傳統(tǒng)的SJA1000中，接收過濾只能滿足一些規(guī)律性較高的ID篩選過濾，或對個數較少的ID (一般小于10～15個)進行任意篩選過濾，而難以實現更復雜的任意ID進行篩選過濾，這無疑增加了系統(tǒng)軟件設計及運行負擔。而第二種設計方法相對較為簡便。由于LPC2294微控制器中為所有CAN控制器提供了全局的接收標識符查詢功能，因而能容易地設計較復雜的ID接收過濾，其工作的重點主要在ARM芯片的軟件設計上。本文采用第二種方法來實現CAN總線接口，并采用PCA82C250作為CAN總線驅動器，同時將6N137連入CAN控制器和CAN驅動器之間以降低CAN總線對網關卡的電磁干擾。圖3所示是LPC2294中一個CAN接口的連接圖，其它接口與之類似。

　　1.3 微控制器與PCI9030之間的硬件接口設計