基于LPC2194的4 路 CAN网桥设计

CAN总线以其设计独特、成本低、可靠性高、实时性和抗干扰能力强等特点，在汽车工业、机械工业、纺织工业、机器人、数控机床、医疗器械等领域得到了广泛的应用。从高速网络到低速的多路接线网络都可以使用CAN总线，其最高传输速率可以达到1 Mbps，最远传输距离可达10 km(传输速率在5 kbps以下时)。但是当要求传输速率较高且传输距离较远时，单条总线就无法完成；而且在大型的网络中，经常需要多条总线的接入。这就需要同时有中继与路由功能的CAN网桥来实现以上功能。
本文设计的4路CAN网桥可以延长CAN传输距离，扩展CAN通信网络；同时具有路由功能，可实现不同CAN网络之间的不同路由、不同通信速率的转换，能够在大型CAN网络中起到关键作用。

1 4路CAN网桥的设计方案
1．1 CAN网桥的优点
使用4路CAN网桥对网络性能的改善有着很大的帮助，在大型网络的组网中有以下优点：
①可以延长网络的传输距离，特别是经过几个CAN网桥的中继之后，可以极大地延长传输距离，能够达到几千米甚至几十千米。
②可以增大CAN网络的规模，4路CAN网桥有4个CAN支路，每条支路又可以增加新的CAN网桥，因此可以组成大规模的CAN网络。
③可以实现不同网络之间不同路由的选择，增强了CAN网络的可靠性。
1．2 设计方案
CAN网桥的设计方案一般分为单MCU和多MCU两种。单MCU速度较慢，不适用于高速网络；多MCU方案结构复杂，稳定性较差。针对以上情况，本设计采用了自带4路CAN控制器的ARM微控制器LPC2194，同时避免了MCU速度慢和多MCU网络复杂的情况。
LPC2194的特点如下：
①具有32位的ARM7微控制器，带有256 KB的嵌入式高速Flash存储器。32位代码能够在最高时钟频率下运行，且功耗极低，处理速度极快。
②自带4路互联的CAN控制器，完全支持CAN2．0B和ISO1198-1的标准，每个CAN控制器均可以实现1Mbps的速率。其全局验收滤波器可识别所有总线的11位和29位Rx标识符，相对于SJA1000的CAN控制器有着明显的优势。

2 4路CAN网桥的硬件设计
2．1 总体设计
由于LPC2194集成4路CAN控制器，因此能够方便地实现4路CAN总线接口，既减小了系统的规模，又提高了系统的稳定性。本设计采用LPC2194作为主控芯片，具有隔离和保护的CTM8251T作为CAN收发器。系统的整体结构如图1所示。