1 引 言
CAN總線" title="CAN總線">CAN總線是一種開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的串行總線，是一種具有較高性價(jià)比、能滿足分布式控制要求的現(xiàn)場(chǎng)總線，在控制領(lǐng)域得到廣泛采用。CAN的速率可達(dá)到1 Mb／s／40 M，最大傳輸距離可達(dá)10 km／5 kb／s。為了擴(kuò)展CAN總線的監(jiān)控、管理功能，需要一種實(shí)時(shí)、可靠的CAN總線PC適配器" title="適配器">適配器，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN總線監(jiān)視、控制和操作。本文利用TMS320LF2407芯片自帶CAN模塊，設(shè)計(jì)成CAN的一個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)。使其即能通過PCI接口同PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，又能獨(dú)立與PC機(jī)自主運(yùn)行。
2 適配器的硬件設(shè)計(jì)
2.1 CAN接口實(shí)現(xiàn)
以往CAN總線適配器多數(shù)采用Intel82527、Philips公司的SJA100等芯片來完成CAN通信控制。本文利用TMS320LF2407內(nèi)嵌的CAN模塊作為CAN通訊控制器，該模塊是一個(gè)16位的外設(shè)模塊。他完全支持CAN 2.0B協(xié)議，可工作在標(biāo)準(zhǔn)模式和擴(kuò)展模式，支持?jǐn)?shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀，數(shù)據(jù)收發(fā)采用郵箱方式；有可編程位定時(shí)器，可對(duì)中斷配置編程，可編程實(shí)現(xiàn)總線喚醒功能；能自動(dòng)回復(fù)遠(yuǎn)程請(qǐng)求，有完備的錯(cuò)誤診斷功能；可進(jìn)行自測(cè)試，有自動(dòng)收發(fā)功能。PCA82C250是驅(qū)動(dòng)CAN控制器和物理總線間的接口芯片，與DSP" title="DSP">DSP2407的CAN模塊相連，完成DSP對(duì)CAN總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。
2.2 PCI接口實(shí)現(xiàn)
采用H.X公司的PCI9052實(shí)現(xiàn)PCI總線" title="PCI總線">PCI總線接口功能，PCI9052可與多種局部總線相連接，并且可支持相對(duì)慢的局部總線，在PCI總線上達(dá)到突發(fā)傳輸速率132 m／s。PCI9052擁有讀寫FIFO，32位的字寬，33 M的PCI總線時(shí)鐘頻率。主要功能與特性如下：
(1)符合PCI2.1規(guī)范的目標(biāo)，接口芯片支持低成本從屬適配器；
(2)支持非復(fù)用或多路復(fù)用8位、16位、32位局部總線；
(3)串行E2PROM用于裝載配置信息；
(4)具有5個(gè)局部地址空間和4個(gè)局部地址空間的片選信號(hào)；
(5)支持局域總線與PCI時(shí)鐘的異步運(yùn)行。
2.3 總體設(shè)計(jì)思想
適配器采用存儲(chǔ)器共享的方式實(shí)現(xiàn)DSP與PC的數(shù)據(jù)交換。其中共享存儲(chǔ)器選用集成雙口RAM IDT7130。IDT7130容量為1 kb，其左口連接DSP2407，右口連接PCI9052，使用存儲(chǔ)器尋址方式。同時(shí)，對(duì)IDT7130 2個(gè)端口的仲裁采用的是中斷線的方式。片上的DSP和PC機(jī)通過互發(fā)中斷來讀取IDT7130的數(shù)據(jù)。這樣使IDT7130成為上位機(jī)和DSP的數(shù)據(jù)交換中介，DSP能夠?qū)崟r(shí)處理從上位機(jī)傳來的命令和數(shù)據(jù)，同時(shí)把各個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)的信息傳給上位機(jī)。利用一塊串行E2PROM(93CA6B)存放適配器的PCI配置信息。上電后訪問93C46B，實(shí)現(xiàn)本適配器的自動(dòng)配置。Altera公司的EPM7064S完成地址譯碼和邏輯控制。適配器原理圖如圖1所示：
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2.4 電源、地及噪聲的處理
在本設(shè)計(jì)中對(duì)電源的處理首先將模擬部分的電源和數(shù)字電路部分的電源進(jìn)行隔離，即分別供電。模擬電路部分的5 V電源分別取自PCI總線上的12 V電源，經(jīng)線性穩(wěn)壓后，再經(jīng)去耦、濾波后引至專門設(shè)計(jì)的模擬電源平面。數(shù)字部分的5 V電源直接取自PCI總線上的5 V電源。數(shù)字部分的3.3 V電源亦取自PCI總線上的5 V電源，經(jīng)穩(wěn)壓后得到。在PCB的層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也充分考慮到盡可能地保留完整、大而積的電源平面層。適配器的“地”事實(shí)上分為模擬地和數(shù)字地2部分。這2部分最終在電源平面入口處相連。使得模擬地相對(duì)干凈。從而減少疊加到信號(hào)上的噪聲，有利于提高信噪比。
3 適配器的硬件設(shè)計(jì)
適配器的硬件設(shè)計(jì)主要包括2部分：PCI適配器驅(qū)動(dòng)軟件部分和DSP數(shù)據(jù)采集處理軟件部分。
3.1 PCI適配器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
由于PCI設(shè)備的中斷，1／0端口、映射內(nèi)存等資源都是動(dòng)態(tài)分配的，必須編寫驅(qū)動(dòng)程序管理硬件，才能供用戶編程使用。考慮到適配器的通用性和兼容性，驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)采用支持Windows XP，Windows 2000，Windows 98的WDM驅(qū)動(dòng)程序。開發(fā)工具采用Visual C++6.0。WDM(WindowsDriver Model)是NT4.0內(nèi)核模式設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序模型的擴(kuò)展形式，是為基于Windows 2000的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供的一種新的開發(fā)模型。本設(shè)計(jì)使用開發(fā)工具WINDRIVER大大簡化驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。通過DiverWizard開發(fā)者很容易生成驅(qū)動(dòng)程序框架，同時(shí)，WINDRIVER和VC有很好的接口。生成驅(qū)動(dòng)框架后在VC中就可以通過在工程項(xiàng)目中加入9052_lib.c，在應(yīng)用程序開頭直接引用#include"9052lib.h"，并0添加特定的驅(qū)動(dòng)代碼完成驅(qū)動(dòng)程序的編寫。下面是驅(qū)動(dòng)程序主函數(shù)的部分代碼：
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