Small RTOS51 下CAN总线数据收发实现

1 CAN总线简介

现场总线技术FCS（Fieldbus Control System）成为当今工业自动化技术发展的热点，德国Bosch公司的CAN（1Mbit/s）是国际标准之一，也是Controller Area Network 的应用标准。它属于现场总线范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。由于其高性能、高可靠性、及独特设计，CAN总线已成为目前国外最普及和实时性最高的现场总线。CAN总线在可靠性和实时性方面远远优于RS-485等工业现线CAN总线主要有下列特征：

1. 数据信号采用差分电压传输，两条信号线”CAN_H”和” CAN_L”。

2. 传输介质可用双绞线、同轴电缆或光纤，具有较强的抗干扰能力。直接通信距离最大可达10km(速率小于5kbit/s)，最高通信速率可达1Mbit/s(此时距离最长为40m)。

3. 节点不分主从，节点任意时刻可向其他节点发送信息，依据优先权进行总线访问，满足不同的实时要求。

4. 采用非破坏性基于优先权总线仲裁技术。

5. 采用短帧结构，每帧为8bit，保证了数据出错率低。

6. 可以点对点、点对多点及全局广播方式传送接收数据。

7. 发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重发送。
2Small RTOS51简介

Small RTOS51 是一个用于8051系列单片机的多任务实时操作系统。8051系列单片机一般只有很少的ROM和RAM资源，如P89C51只有4KB Flash和128字节RAM。一般的实时操作系统如RTX Tiny 虽然小，但是任务没有优先级和中断管理，也无源代码，而uc/os-II规模太大，需要大量外部RAM。基于此，Small RTOS51是专为51 单片机编写嵌入式操作系统，它使用了RTX51 Tiny 的堆栈管理机制，并像uc/os-II一样是抢占式的。

3 一个典型的CAN节点

3.1.CAN总线接口的结构

一个CAN总线接口有3 部分组成，如图（a）所示，它们分别对应于CAN总线的物理层、数据链路层和应用层。

最上层为微控制器，主要负责上层应用以及系统控制，包括CAN协议的应用层协议的实现，协调各系统设备的工作。（本设计采用的MCU是8051）

中间层为CAN控制器，CAN控制器负责处理数据帧，完成数据的打包、解包，错误界定，并提供报文缓冲和传输滤波。（本设计采用的CAN总线控制器是Philips公司生产SJA1000）

最底层为CAN收发器，主要是接口电平的转换，接口电器特性的处理。（本设计采用82C250）

（a）CAN接口结构



3.2.节点电路设计

（1）SJA1000与单片机接口电路



（b）SJA1000与单片机接口电路

SJA1000 的AD0-AD7与单片机的数据总线相连，地址A17作为SJA1000的片选使能端，由ALE、WR、RD控制SJA1000 数据的发送和接收。注意SJA1000复位端的连接，单片机是高电平复位，而SJA1000是低电平复位，因此复位信号要通过一个反相器与SJA1000复位端相连。另外SJA1000的11脚MODE接高电平，选择Intel二分频模式 。SJA1000的16脚时中断信号输出，在中断允许情况下，有中断发生时，16脚出现有高电平到低电平的跳变。因此16脚可以直接与单片机的外部中断输入脚相连接。

SJA1000的ODE引脚可选择接口模式：

◆Intel模式MODE高

◆M0torola模式MODE低