應用單片機實(shí)現CAN總線(xiàn)與LIN總線(xiàn)間的傳輸設計方案
現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)控制中，尤其是CAN（Controler Area Nerwork）總線(xiàn)由于具有可靠性高、成本低、容易實(shí)現等優(yōu)點(diǎn)，在現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)際工程應用中占有了較大份額。伴隨著(zhù)總線(xiàn)技術(shù)發(fā)展，LIN（Local Interconnect Network）總線(xiàn)作為一種低成本串行通信網(wǎng)絡(luò )，其目標是為現有現場(chǎng)總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )提供輔助功能，特別是汽車(chē)控制網(wǎng)絡(luò )中總線(xiàn)應用，因此必然存在一個(gè)LIN總線(xiàn)和其它總線(xiàn)通信接口實(shí)現，本文以CAN總線(xiàn)為例，提出了一種基于A(yíng)T89C51CC03單片機CAN-LIN網(wǎng)關(guān)設計方案。
LIN是一種低成本串行通訊網(wǎng)絡(luò )用于實(shí)現汽車(chē)中分布式電子系統控制，LIN目標是為現有汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )（例如CAN總線(xiàn)）提供輔助功能，因此LIN總線(xiàn)是一種輔助總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，在不需要CAN總線(xiàn)帶寬和多功能場(chǎng)合比如智能傳感器和制動(dòng)裝置之間通訊，使用LIN總線(xiàn)可大大節省成本。LIN通訊是基于SCI（UART）數據格式，采用單主控制器/多從設備模式，僅使用一根12V信號總線(xiàn)和一個(gè)無(wú)固定時(shí)間基準節點(diǎn)同步時(shí)鐘線(xiàn)。
網(wǎng)關(guān)硬件設計
整個(gè)網(wǎng)關(guān)模塊包括LIN接口、CAN接口、CAN波特率設置、LIN波特率設置、電源模塊、狀態(tài)燈六個(gè)子模塊（圖1）。
圖1 系統結構框圖
AT89C51CC03是Atmel公司一款內嵌CAN控制器8位單片機。本設計中以AT89C51CC03單片機為基礎，選擇TJA1020作為L(cháng)IN總線(xiàn)收發(fā)器，采用單片機UART接口，在CAN模塊設計部分選擇PCA82C250作為CAN總線(xiàn)收發(fā)器，具體電路連接如圖2、圖3、圖4所示。
圖2 單片機電路
圖4 LIN接口電路
在電路中我們設計了一個(gè)5位撥碼開(kāi)關(guān)，由于在各個(gè)不同工作系統中，LIN總線(xiàn)和CAN總線(xiàn)傳輸是不一樣，這就需要改換軟件，因此在此設計中用一個(gè)5位撥碼開(kāi)關(guān)用于波特率設置，三位用于LIN波特率設置，兩位用于CAN波特率設置。同時(shí)為了展示網(wǎng)關(guān)工作狀態(tài)，特意設計了工作指示燈，在接收和發(fā)送信號時(shí)分別以一定頻率閃爍，當有故障出現時(shí)，兩個(gè)燈同時(shí)點(diǎn)亮。
為增強CAN節點(diǎn)抗干擾能力，單片機TXDC和RXDC引腳并不是直接與PCA82C250ATXD和RXD引腳相連，而是通過(guò)高速光耦6N137相連（圖3）。這樣很好實(shí)現了總線(xiàn)上各個(gè)節點(diǎn)間電氣隔離，光耦部分電路所采用兩個(gè)電源VCC和VDD必須是完全隔離，否則采用光耦也就失去了意義。
網(wǎng)關(guān)軟件設計
網(wǎng)關(guān)軟件設計主要包括主控程序模塊和CAN模塊軟件設計以及LIN模塊軟件設計，CAN模塊軟件設計主要有三個(gè)子函數，一個(gè)是CAN初始化CAN_INIT（），另外兩個(gè)是CAN_RE_ISR（）和CAN_SEND（）。CAN_INIT（）主要是設置CAN通信波特率和CAN基本設置，波特率可以根據撥碼開(kāi)關(guān)值來(lái)設定，在系統上電之后通過(guò)自檢程序自動(dòng)掃描，查預先設定好波特率表格，設定CAN通信波特率。
CAN_RE_ISR（）負責信息接收和處理，CAN_SEND（）負責信息發(fā)送。
LIN模塊軟件設計主要包括幾個(gè)文件：LIN.H、LIN.C、TEMR0.H TEMRO.C，其中LIN.H、LIN.C分別實(shí)現LIN規范設定以及UART波特率設定和LIN信息接收與發(fā)送，TEMR0.H TEMRO.C用于產(chǎn)生LIN總線(xiàn)波特率。主控程序設計主要完成整個(gè)網(wǎng)關(guān)信息轉發(fā)功能，當CAN接收中斷發(fā)生時(shí)，置LIN發(fā)送標志位，準備轉發(fā)CAN信息到LIN網(wǎng)絡(luò );同樣，當LIN接收中斷生時(shí)，置CAN發(fā)送標志位，準備發(fā)送LIN信息到CAN網(wǎng)絡(luò )。
整個(gè)軟件以C51編寫(xiě)，并利用KEIL公司仿真軟件進(jìn)行軟件調試，最后將完整程序燒寫(xiě)到AT89C51CC01flash空間。
結語(yǔ)
本文提出了基于A(yíng)T89C51CC01單片機CAN-LIN網(wǎng)關(guān)設計，解決了現場(chǎng)總線(xiàn)控制中CAN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )和LIN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )之間信息傳輸問(wèn)題，為現場(chǎng)總線(xiàn)靈活應用提供了基礎。本設計經(jīng)過(guò)現場(chǎng)實(shí)驗，實(shí)驗結果表明網(wǎng)關(guān)運行良好，工作可靠穩定，并已應用到實(shí)際工作中。
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