SHARC DSP与SJA1000的CAN总线接口设计

本文讨论了DSP与CAN控制器SJA1000的总线接口的差别，提出了SJA1000和SHARC系列DSP接口设计的简单方法和通用方法。测试表明，这种方法的稳定性好，传输效率高。
关键词: SHARC DSP; SJA1000; CAN现场总线

引言
当前，有一些微处理器将CAN控制器嵌入到系统之中，但是仍有大量人们比较熟悉的微处理器并不带有CAN控制器。采用微处理器和CAN控制器组合的设计成为必要，而且，CAN控制器具有完成CAN总线通信协议所要求的全部必要功能，因此，CAN控制器与其它微处理器的接口设计成为设计CAN总线系统的首要工作。本文重点介绍以SHARC DSP为核心的、基于SJA1000的CAN总线接口设计。

图1 SJA1000和CAN总线的连接

图2 ADSP21062和SJA1000的简化设计图

图3 基于CPLD的ADSP21062和SJA1000设计图

图4 CPLD的逻辑图

SJA1000简介
SJA1000是一种独立的CAN控制器，用于移动目标和一般工业环境中的控制器局域网络(CAN)。它是Philips公司早期CAN控制器PCA82C200(Basic CAN)的替代品，而且增加了一种新的工作模式(PeliCAN)，这种模式支持具有很多新功能的CAN2.0B协议。

SJA1000与微处理器的接口主要由8根数据和地址分时复用线完成：AD0~AD7、ALE/AS、、/E、、、MODE和，其中MODE为接口方式选择信号，可设置成Intel方式或Motorola方式。两者的区别在于：Intel模式下，处理器对SJA1000写时，用、作为读、写数据信号，ALE下降沿锁存地址(此时地址信号要保证基本的建立保持时间)，仅在读、写数据时为低；Motorola模式下，读、写信号用区分(高电平读、低电平写)，用/E选通数据(下降沿锁存)，AS和CS类似于Intel的ALE和。目前流行的MCS51/96系列单片机提供了方便快捷的直接Intel方式接口，出于普遍性的考虑，本文以下的接口设计都是基于Intel模式的。

DSP的接口信号和时序
与早期的处理器不同，DSP芯片的片外引脚都采用地址线和数据线分离的设计方法，不再使用地址数据分时复用线，也没有ALE信号，这样就给CAN控制器与DSP的接口带来一定困难，且不同的DSP外部引脚和时序也略有区别。要设计CAN控制器与DSP的接口，首先必须比较DSP与CAN控制器的时序。
本文选用的DSP为ADSP21062，主频为40MHz，单周期(零等待)访问存储器时，要求存储器的响应(读或写)周期小于17ns，但许多存储器或外设的响应速度没有这么快，于是就要通过加等待来延长访问时间。ADSP2106x支持两种等待方式，即内等待(软等待)和外等待(硬等待)。
　　
SJA1000和CAN总线的连接
选择82C250作为收发器，选择6N137高速光电隔离器实现系统和CAN总线的隔离。其连接方法如图1所示。这种设计既能做好电气隔离，又能保证数据的传输速度。

CAN控制器与DSP的接口设计方法
SJA1000的数据和地址信号为分时复用，而DSP为数据、地址信号分离的结构，而且DSP不提供ALE信号，设计的关键就是DSP要把SJA1000的地址当成数据写入并同时产生ALE信号。分析读写信号所要求的最短有效时间，由于读低电平到数据有效的时间最长为50ns，所以要保证读信号有效时间至少50ns，ADSP21062在用2个软等待时，其低电平时间为62.5ns(25ns/2+2×25ns)，刚好能满足要求。

ADSP21062和SJA1000接口的简化设计
在外围设备连接不多的情况下，接口电路可以使用几个逻辑门实现。由于访问外部数据时，数据总线的低16位未用，所以使用的数据线从DATA16起始。当Flag1＝1时，SJA1000的WR始终为1，其ALE为DSP的WR的反向，当DSP把地址当成数据写入SJA1000时，低电平DSP的WR信号会转换成高电平的ALE，并在ALE的下降沿把数据锁存。当Flag1＝0时，ALE始终为0，无地址锁存操作。SJA1000的WR直接受DSP的WR信号控制。由Flag2直接控制CS。其连接如图2所示。