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基于LPC2194的4 路 CAN网桥设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-12-14 15:28:39




    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。

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