基于S3C2410的CAN总线通信设计与开发
网络化控制系统是控制系统的发展趋势和研究热点，现场总线控制系统作为网络化系统的重要组成部分，近年来在实际的控制系统中得到了广泛的应用。CAN(Con- troller Area Network)总线作为一种容错性强、可靠性高、布线简单且成本低廉的现场总线倍受用户钦睐，在国内CAN总线已经得到了广泛应用。目前国内广泛应用的独立CAN控制器SJA1000因存在如地址、数据总线的分时复用常导致接口效率低下;接收、发送缓冲区的个数太少，导致数据吞吐率不高;帧屏蔽和过滤器的设置不够灵活，不能满足同时需要更多屏蔽和过滤条件的要求等。
ARM芯片S3C2410是一种高集成度，高性价比的嵌入式处理芯片，已成功用于工控设备上。然而其美中不足的是没有集成CAN控制器，使其在工控产品中的应用中受到了一定的阻碍。为了解决这一问题，同时考虑到尽可能降低硬件电路的复杂性，保证CAN总线通讯的稳定性和效率，采用带SPI接口的独立CAN控制器MCP2515来给S3C2410扩展CAN接口。下面以自行开发的人机界面(HMI,Human Machine Interface)中CAN总线通讯接口设计为例进行说明。
2 CAN总线接口硬件设计
下面先简要介绍相关控制器芯片，后对CAN接口硬件设计作详细说明。
2.1 ARM芯片S3C2410和CAN控制器MCP2515简介
S3C2410是三星公司设计的32位RISC嵌入式处理器。该芯片基于ARM920T内核，采用五级流水线和哈佛结构，提供1.1MIPS/MHz的性能。为了减少应用系统设计的成本，S3C2410集成了众多的常用资源，如:LCD控制器、SDRAM控制器、一个触摸屏接口、两个SPI接口等，内核最高工作频率可达266MHz。
独立CAN控制器MCP2515灵活的中断能力、接收帧屏蔽和过滤、帧优先级设定等特性使其能够很好的对信息进行管理，减轻了处理器的负担和软件设计的复杂度。其独特功能如下:
(1) 有标准帧和扩展帧两种数据帧可供选择，每个帧的数据字段长度可为0-8字节，标准帧数据段的前两个字节可单独过滤;
(2) 内含3个发送缓冲器和2个接收缓冲器，并且其优先级可编程设定;
(3) 内含6个29字节的接收过滤器和2个29字节的接收屏蔽器;
(4) 具有Loop-Back(自环检测)模式;支持更高层的协议，如DeviceNet、SAEJ1939;
2.2 硬件接口设计
S3C2410的SPI接口兼容SPI V2.11协议，可支持查询、中断和DMA三种数据传送模式。MCP2515连接到S3C2410的SPI0口，其相互连接关系如图1所示。
图1 PROFIBUS 网络特性
(2) 为了隔离总线上的干扰信号，提高系统的可靠性，CAN控制器与CAN收发器之间采用了光隔。光隔的两边应该采用独立的供电电源，不可与系统的其他部分直接共地。
(3) 在CANH和CANL之间使用了两个等值电阻(R410、R411)和旁路电容(C408)来提高EME(Electro Magnatic Emission)性能，减少该部分对系统其他部分的干扰。
(4) MCP2515在初始上电、复位以及从休眠模式唤醒后最初的128 OSC时钟周期内，OST(振荡启动定时器)保持复位状态。应注意在OST超时前不应对SPI进行操作。
(5) RX是为减少EMI(Electro Magnatic Interference)而设计的。CANH、CANL的转换率与RX上流经的电流成正比。
3 CAN总线接口软件设计
CAN总线软件接口为应用层访问CAN控制器—MCP2515提供了一个便捷的“通道”，该“通道”屏蔽了CAN控制器工作的实现细节，使得应用层面向通信是透明的。该接口通过SPI接口通信来实现对CAN控制器的操作。它们之间的相互关系如图2所示。
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