基于ARM处理器的CAN节点设计

　　引言

　　随着信息技术的飞速发展，基于ARM在嵌入式系统方面的优势和CAN总线的广泛应用，目前越来越多的ARM处理器内部自带了CAN控制器，极大的方便了开发人员对CAN总线的开发。本课题是基于ARM2104的微处理器CAN总线系统节点开发，采用CAN总线可以将节点控制器直接安装在现场，数据经处理后发送到总线上，实现了信息的全数字方式传输，提高了传输的抗干扰能力，增加了信息的传输量。

　　总体设计方案

　　本课题中所设计的是CAN总线系统节点，系统节点结构图如图1。

图1 系统节点结构图

　　CAN总线系统应用要求：CAN总线接口的扩展、点对点通信。

　　CAN节点的设计主要是CAN通信控制器与微处理器之间、CAN总线收发器与物理总线之间的电路的设计。微控制器主要负责CAN控制器的初始化，进行与CAN控制器的数据传递，并按照预定的程序进行处理;CAN的通信协议主要由CAN控制器完成，CAN控制器主要负责将数据以CAN报文的形式传递，并进行系统的诊断、测试以及处理CAN总线上的错误等;而CAN总线收发器是CAN控制器和CAN总线之间的接口，完成物理电平的转换，功能是增大通信距离，提高系统的瞬间抗干扰能力，保护总线，降低射频干扰(RFI)。

　　通常一个完整的CAN节点应该包括三个部分：微控制器、CAN控制器、CAN收发器。目前广泛流行的CAN总线器件有两大类:一类是独立的CAN控器，另一类是带有在片CAN的微控制器。

　　CAN节点硬件电路设计

　　对于CAN节点硬件电路的的各接口电路的设计有：CAN接口电路、CPU模块、外围电路(复位电路和JATG接口电路)。其中CPU及电源电路如下图2所示：

图2 CPU及电源模块

　　LPC2104要使用两组电源,I/O供电电源为3.3V应用系统。首先，电源DW1将电源整流，经过C1、C3滤波，然后通过78M05将电源稳压至5V，再使用LDO芯片(低差压电源芯片)稳压输出3.3V及1.8V电压。LD0芯片采用S-1131B33UC和S-1131B18UC，其特点为输出电流大、精度高、稳定性高、功耗低。

　　设计中的CPU芯片与控制器SJA1000的配脚图如图3所示。

图3 模拟总线硬件图

　　CAN节点的软件设计

　　CAN节点的软件设计主要包括ARM处理器的编程和SJA1000驱动程序的设计。在硬件电路确定以后，系统控制的主要功能将依赖于软件来实现。系统能否正常可靠的工作，除了硬件的合理设计以外，与功能完善的软件设计是分不开的。

　　软件程序流程图如下图4所示：

图4 主程序流程图