基于DSP與SJA1000的CAN總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　當(dāng)前，有一些微處理器將CAN控制器嵌入到系統(tǒng)之中，但是仍有大量人們比較熟悉的微處理器并不帶有CAN控制器。采用微處理器和CAN控制器組合的設(shè)計(jì)成為必要，而且，CAN控制器具有完成CAN總線通信協(xié)議所要求的全部必要功能，因此，CAN控制器與其它微處理器的接口設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)CAN總線系統(tǒng)的首要工作。本文重點(diǎn)介紹以SHARC DSP為核心的、基于SJA1000的CAN總線接口設(shè)計(jì)。
　　SJA1000簡介
　　SJA1000是一種獨(dú)立的CAN控制器，用于移動目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）。它是Philips公司早期CAN控制器PCA82C200（Basic CAN）的替代品，而且增加了一種新的工作模式（PeliCAN），這種模式支持具有很多新功能的CAN2.0B協(xié)議。
　　SJA1000與微處理器的接口主要由8根數(shù)據(jù)和地址分時復(fù)用線完成：AD0“AD7、ALE/AS、、/E、、、MODE和，其中MODE為接口方式選擇信號，可設(shè)置成Intel方式或Motorola方式。兩者的區(qū)別在于：Intel模式下，處理器對SJA1000寫時，用、作為讀、寫數(shù)據(jù)信號，ALE下降沿鎖存地址（此時地址信號要保證基本的建立保持時間），僅在讀、寫數(shù)據(jù)時為低；Motorola模式下，讀、寫信號用區(qū)分（高電平讀、低電平寫），用/E選通數(shù)據(jù)（下降沿鎖存），AS和CS類似于Intel的ALE和。目前流行的MCS51/96系列單片機(jī)提供了方便快捷的直接Intel方式接口，出于普遍性的考慮，本文以下的接口設(shè)計(jì)都是基于Intel模式的。
　　DSP的接口信號和時序
　　與早期的處理器不同，DSP芯片的片外引腳都采用地址線和數(shù)據(jù)線分離的設(shè)計(jì)方法，不再使用地址數(shù)據(jù)分時復(fù)用線，也沒有ALE信號，這樣就給CAN控制器與DSP的接口帶來一定困難，且不同的DSP外部引腳和時序也略有區(qū)別。要設(shè)計(jì)CAN控制器與DSP的接口，首先必須比較DSP與CAN控制器的時序。
　　本文選用的DSP為ADSP21062，主頻為40MHz，單周期（零等待）訪問存儲器時，要求存儲器的響應(yīng)（讀或?qū)懀┲芷谛∮?7ns，但許多存儲器或外設(shè)的響應(yīng)速度沒有這么快，于是就要通過加等待來延長訪問時間。ADSP2106x支持兩種等待方式，即內(nèi)等待（軟等待）和外等待（硬等待）。
　　SJA1000和CAN總線的連接
　　選擇82C250作為收發(fā)器，選擇6N137高速光電隔離器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和CAN總線的隔離。其連接方法如圖1所示。這種設(shè)計(jì)既能做好電氣隔離，又能保證數(shù)據(jù)的傳輸速度。
　　
　　圖1 SJA1000和CAN總線的連接
　　CAN控制器與DSP的接口設(shè)計(jì)方法
　　SJA1000的數(shù)據(jù)和地址信號為分時復(fù)用，而DSP為數(shù)據(jù)、地址信號分離的結(jié)構(gòu)，而且DSP不提供ALE信號，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是DSP要把SJA1000的地址當(dāng)成數(shù)據(jù)寫入并同時產(chǎn)生ALE信號。分析讀寫信號所要求的最短有效時間，由于讀低電平到數(shù)據(jù)有效的時間最長為50ns，所以要保證讀信號有效時間至少50ns，ADSP21062在用2個軟等待時，其低電平時間為62.5ns（25ns/2+2×25ns），剛好能滿足要求。
　　ADSP21062和SJA1000接口的簡化設(shè)計(jì)
　　在外圍設(shè)備連接不多的情況下，接口電路可以使用幾個邏輯門實(shí)現(xiàn)。由于訪問外部數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)總線的低16位未用，所以使用的數(shù)據(jù)線從DATA16起始。當(dāng)Flag1＝1時，SJA1000的WR始終為1，其ALE為DSP的WR的反向，當(dāng)DSP把地址當(dāng)成數(shù)據(jù)寫入SJA1000時，低電平DSP的WR信號會轉(zhuǎn)換成高電平的ALE，并在ALE的下降沿把數(shù)據(jù)鎖存。當(dāng)Flag1＝0時，ALE始終為0，無地址鎖存操作。SJA1000的WR直接受DSP的WR信號控制。由Flag2直接控制CS。其連接如圖2所示。
　　
　　ADSP21062和SJA1000簡化接口設(shè)計(jì)的相應(yīng)程序如下：
　　1） ＃define CANADDR 0x400000
　　2） bit set mode2 FLG1O|FLG2O;
　　//設(shè)置Flag1，F(xiàn)lag2為輸出
　　3） r1=0x00047800; dm（SYSCON）=r0;
　　//設(shè)置外部空間大小
　　4） r0=0x21a8c429;dm （WAIT）=r0;
　　//用2個軟等待訪問MS0
　　5） bit set astat ASTAT_FLG1;
　　//Flag1=1，
　　6） r0=addr;dm（CANADDR）=r0;//寫入要訪問的SJA1000的內(nèi)部地址
　　7） bit clr astat ASTAT_FLG1;
　　//Flag1=0
　　8） bit clrastat ASTAT_FLG2;
　　//Flag2=0，CS=0
　　9） i0=CANADDR;r0=dm（i0，0）;
　　//讀取SJA1000相應(yīng)地址的數(shù)據(jù)
　　10） r1=3;dm（i0，0）=r1;
　　//寫入數(shù)據(jù)到SJA1000相應(yīng)地址
　　11） bit set astat ASTAT_FLG2;
　　//Flag2=1，CS=1，5
　　為說明方便，對各條指令編號。運(yùn)行指令5、7、8、11各花費(fèi)25ns，運(yùn)行指令6、9、10各花費(fèi)100ns，所以完成一次讀或?qū)懶?00ns。