應用單片機實現(xiàn)CAN總線與LIN總線間的傳輸設計方案
現(xiàn)場總線技術已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)控制中，尤其是CAN（Controler Area Nerwork）總線由于具有可靠性高、成本低、容易實現(xiàn)等優(yōu)點，在現(xiàn)場總線實際工程應用中占有了較大份額。伴隨著總線技術發(fā)展，LIN（Local Interconnect Network）總線作為一種低成本串行通信網(wǎng)絡，其目標是為現(xiàn)有現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡提供輔助功能，特別是汽車控制網(wǎng)絡中總線應用，因此必然存在一個LIN總線和其它總線通信接口實現(xiàn)，本文以CAN總線為例，提出了一種基于AT89C51CC03單片機CAN-LIN網(wǎng)關設計方案。
LIN是一種低成本串行通訊網(wǎng)絡用于實現(xiàn)汽車中分布式電子系統(tǒng)控制，LIN目標是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡（例如CAN總線）提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助總線網(wǎng)絡，在不需要CAN總線帶寬和多功能場合比如智能傳感器和制動裝置之間通訊，使用LIN總線可大大節(jié)省成本。LIN通訊是基于SCI（UART）數(shù)據(jù)格式，采用單主控制器/多從設備模式，僅使用一根12V信號總線和一個無固定時間基準節(jié)點同步時鐘線。
網(wǎng)關硬件設計
整個網(wǎng)關模塊包括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)燈六個子模塊（圖1）。
圖1 系統(tǒng)結構框圖
AT89C51CC03是Atmel公司一款內(nèi)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LIN總線收發(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5位撥碼開關，由于在各個不同工作系統(tǒng)中，LIN總線和CAN總線傳輸是不一樣，這就需要改換軟件，因此在此設計中用一個5位撥碼開關用于波特率設置，三位用于LIN波特率設置，兩位用于CAN波特率設置。同時為了展示網(wǎng)關工作狀態(tài)，特意設計了工作指示燈，在接收和發(fā)送信號時分別以一定頻率閃爍，當有故障出現(xiàn)時，兩個燈同時點亮。
為增強CAN節(jié)點抗干擾能力，單片機TXDC和RXDC引腳并不是直接與PCA82C250ATXD和RXD引腳相連，而是通過高速光耦6N137相連（圖3）。這樣很好實現(xiàn)了總線上各個節(jié)點間電氣隔離，光耦部分電路所采用兩個電源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)關軟件設計
網(wǎng)關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子函數(shù)，一個是CAN初始化CAN_INIT（），另外兩個是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(jù)撥碼開關值來設定，在系統(tǒng)上電之后通過自檢程序自動掃描，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文件：LIN.H、LIN.C、TEMR0.H TEMRO.C，其中LIN.H、LIN.C分別實現(xiàn)LIN規(guī)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總線波特率。主控程序設計主要完成整個網(wǎng)關信息轉發(fā)功能，當CAN接收中斷發(fā)生時，置LIN發(fā)送標志位，準備轉發(fā)CAN信息到LIN網(wǎng)絡;同樣，當LIN接收中斷生時，置CAN發(fā)送標志位，準備發(fā)送LIN信息到CAN網(wǎng)絡。
整個軟件以C51編寫，并利用KEIL公司仿真軟件進行軟件調試，最后將完整程序燒寫到AT89C51CC01flash空間。
結語
本文提出了基于AT89C51CC01單片機CAN-LIN網(wǎng)關設計，解決了現(xiàn)場總線控制中CAN總線控制網(wǎng)絡和LIN總線控制網(wǎng)絡之間信息傳輸問題，為現(xiàn)場總線靈活應用提供了基礎。本設計經(jīng)過現(xiàn)場實驗，實驗結果表明網(wǎng)關運行良好，工作可靠穩(wěn)定，并已應用到實際工作中。
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