基于ARM控制器LPC2294的CAN／PCI智能通信卡設計
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(2) 帶CAN接口的微控制器實現(xiàn)
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(xiàn)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(shù)較少的ID (一般小于10～15個)進行任意篩選過濾，而難以實現(xiàn)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(xiàn)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(wǎng)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
微控制器與PCI9030之間的硬件設計是該通信卡的核心控制部分。本設計采用ALTERA公司的FPGA EPlC6來實現(xiàn)微控制器與PCI9030之間的接口。EPlC6是ALTERA公司的一款FPGA芯片，它內部集成了20塊128×36 bits的RAM模塊，可以方便地將它編程為所需要的“雙口RAM”，然后將上行數(shù)據(jù)(CAN節(jié)點發(fā)往PC機的數(shù)據(jù))和下行數(shù)據(jù)(PC機發(fā)往CAN節(jié)點的數(shù)據(jù))通過該“雙口RAM”緩存轉發(fā)。由于EPlC6擁有豐富的I／O口，故可靈活選擇數(shù)據(jù)格式(32位／16位／8位)以及傳輸方法，本文采用16位復用傳輸模式。
EPlC6還要編程實現(xiàn)PCI9030與ARM之間的邏輯控制時序轉換。由于PCI9030與ARM的控制信號不完全一致，所以需要進行邏輯控制時序轉換。同時，本文PCI9030的局部總線一側采用的是地址／數(shù)據(jù)復用模式，而ARM控制器采用的是非復用模式，因此也需要EPlC6進行模式轉換：在PCI9030的地址周期內可利用LALE將16位地址鎖存到EPlC6內部寄存器，等到PCI9030的數(shù)據(jù)周期來臨時，再與數(shù)據(jù)一起送到ARM的地址口與數(shù)據(jù)口上，以方便ARM取用。
2 軟件設計
2.1 通信卡軟件設計
通信卡上的軟件主要指的是ARM控制器上的軟件程序。本文選用ARM控制器LPC2294來實現(xiàn)智能數(shù)據(jù)傳輸路徑選擇。LPC2294是通信卡的控制核心。它集成有4路CAN控制器，每個CAN控制器都與獨立CAN控制器SJA1000有著相似的寄存器結構，它只是對器件寄存器訪問由原來的8bit字節(jié)訪問轉變?yōu)榱?2 bit的雙字訪問。LPC2294可實現(xiàn)CAN網(wǎng)段與上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸控制(包括上行數(shù)據(jù)傳輸和下行數(shù)據(jù)傳輸)以及不同CAN網(wǎng)段間的數(shù)據(jù)傳輸控制(平行數(shù)據(jù)傳輸)。
LPC2294為所有CAN控制器提供了全局接收標識符查詢功能。它包含一個512×32 (2 k字節(jié))的RAM，可通過軟件處理在RAM中存放1～5個標識符表格。整個接收濾波RAM可容納1024個標準標識符或512個擴展標識符，或兩種類型的混合標識符。由于允許的表格范圍有2 k字節(jié)，故能容易地滿足復雜的ID接收過濾要求。LPC2294在FullCAN模式下能自動接收并選定網(wǎng)段的標準幀，但本文不采用FullCAN模式。
若在EPlC6的“雙口RAM”中設置一個狀態(tài)與控制寄存器組(SOR)，那么，上位機便可通過訪問該寄存器組查詢通信卡的運行狀態(tài)。為了有效管理數(shù)據(jù)傳輸，防止傳輸過程中的數(shù)據(jù)丟失，本設計在ARM內部的靜態(tài)RAM區(qū)開辟了一個全局數(shù)據(jù)收發(fā)緩存區(qū)(GRTB)，其示意圖如圖4所示。
圖4中，對于標準幀來說，它只有11位標識符，因此，圖中的標識符字節(jié)3和4保留不用。而幀格式用來區(qū)別此幀是標準幀(0)還是擴展幀(1)。當RTR為1時，表示此幀是遠程幀。圖中的源段號和目的段號用于表明此幀來自哪個網(wǎng)段以及將要送往哪個網(wǎng)段(此處將上位機也作為其中一段來處理)。DLC表明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目。
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