利用E并行口实坝C机之间通信的CAN总线设计

利用EPP并行口实坝PC机之间通信的CAN总线设计摘要：文章简要介绍了EPP并行口及CAN独立控制器s3^1000。并深入研究PC对SJAl000的读写。根据读写时序的产生，设计了两套硬件方案。同时。结合在实践中遇到的问题，指出了一些在CAN总线协议使用上需要注意的地方。关键字：EPP并行口CAN总线SJAl000网络适配卡l引言CAN(ControUerAreaNetwork)总线作为现场总线的一种，与其他总线相比可靠性高性价比合理。其主要特点有：(1)多主方式工作，非破坏性的基于优先权的总线仲裁技术；(2)借助接收滤波实现多地址的帧传送；(3)短帧结构数据，受干扰率低；(4)发送期间丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重发；(5)对于严重错误具有自动关闭总线功能，使总线其他操作不受影响；(6)不关闭总线即可任意挂接或拆除节点，增强了系统的灵活性和可扩展性；(7)统一的标准和规范，使各设备之间具有较好的互操作性、互换性和通用性等。正是由于CAN总线的这些优良性能，目前已应用于船舶制造、工业控制、建筑保安系统中，而且正成为许多领域的发展方向。2EPP并行口为了实现大量数据的快速、准确传输，数据通信已经成为自动化系统的关键技术之一。计算机标准串、并行口是PC机的基本部件之一，利用计算机的标准串、并行口来作为PC机与CAN总线的通信接口，既方便又经济。但是由于串行通讯口的通讯效率较低，难以完成大量、实时性高的数据传输工作，而传统的SPP并行口只能实现数据的单向传输，但高级并行接口(EPP)则可以进行高速的双向数据传输，是进行大量数据传输的一种理想选择。2.1EPP概述增强型并行口EPP(EnhancedParallelPort)是一种与标准并行口SPP(StandardParallelPort)兼容的高性能的并行连接口。在实际应用中，由于EPP并行口具有8位双向数据端口、状态端口和控制端口，因此，EPP可作为8位总线，灵活使用。EPP协议又极大地改善了PC机并行口的数据传输能力，使得并行口的数据传输速率可以很容易达到l一2Mbps。EPP协议定义了各种单／双向信号以满足各自的特殊需要。2．2EPP寄存器介绍EPP协议定义的信号分别对应三个不同的寄存器，在PC机中，并行口l寄存器的基地址一般为378H，该地址包含读入和读出两个寄存器的双缓冲寄存器，对应ADO…AD7双向数据／地址端口；输入操作EPP信号的定义及其描述表l表l列出了EPP信号的定义及其描述。同并行口引脚号躲EP生P腔信号碧数据方向吹定义雪l刊／买WRITE锡输出凳低电平写，高蜜电平读咐2味—呀9锅AD[需O地…止7]礼双向重双向数据／地收址线逝lO泽INTR正输入奶外设中断缠ll抬WAIT采输入沾握手信号营12钻用户定义恋输入坊按不同的外设唯自定义纵13酒用户定义有输入晒按不同的外设谁自定义股14共／储DATAST毁B州输出劫低电平有效，即表示正在进行絮数据读写行15聪用户定义没输入汽按不同的外设免自定义放16兽RESET浩输出预低有效，外设员复位番17矿／喊ADDSTB侍输出池低电平有效，悟表示正在进行艇地址读写百1洲8纳—茎25氏GND爸信号地注：①输出，表示由计算机发向外设；输入，表示由外设发向计算机。遍②豪加因“忌／捉”供表示信号低电齿平有效。伐EP特P禾寄存器定义灿表冤2镰378H别AD7进AD6售AD4纺AD4桑AD3某AD2花ADl投ADO筒379H排WAllr仰INTR贯自定义丝自定义隶自定义拍无定义更无定义懂无定义载37AH劝无定义赞无定义睡READE纹NABLE子IRQEN利BALE伤／击ADDSTB摸／寨BESTE绿／恒DATA斥/write症时使用输些入寄存器，输帆出操作时使用痕输出寄存器。绒单向状态端口麦和单向控制端壮口的寄存器地碌址分别遗为趁379那H势和隔37A部H套，其定义见慕表灿2释。这三个寄存否器是与标准并土行己口月SP佛P趴兼容的，但实太际上除了这三守个寄存器之外乡，具EP药P午还定义了其它腿几个寄存器。貌兼幸EP示P载不需要从主机昌送来的信号就际能执行数据交匆换。当主机把颤数据写到数据炕缓冲区时，总练线自动产生数贡据选通信号。所同样，从端口洲读人数据时也先是自动产生数烫据选通信号来装表示系统正准蔬备接收下一批滥数据。扫3CA熟N汪独立控制时器部SJAl00北0饭sJAl00抖0叹是一种独立控村制器，主要用劣于移动目标和钻一般工业环境狱中的区域网络便控剥制妇(CAN裳)定，妹是坏Philip欣s西半导似体怖PCA火82C台200CA泼N蔽控制招器启(Basie脑CAN筛)亦的替代产品。逗其基本特性有歼：羊(1冤)记引脚蜓与炊PCA观82C鞋20蔑0浊独禁立朗CA悟N颤控制器兼容。堪(2购)蛮有扩展的接收贡缓冲感器费6将4伤字节，先进先涉出奖(FIFO连)腿；折(3恋)孩支狐持栏CAN诚2疼．汉0A形和盲CAN剥2捏．北0淹B南协议；狼(4睬)朵通信位速率可业达乐IMbp君s港。而且它增加落了一种新的工沸作模弱式捏(PeliC可AN适)仪，这种模式支免持具有很多新圆特性钞的浇CAN税2借．云0个B艰协议。葵4CA映N祖总线收发艳器滩PCA卷82C痒250苍PCA终82C座25坡0亦是品CA销N夹控制器和物理潮总线间的接口极。器件可以提姻供对总线差动扶发送、接收的许能力。采用双摇线差分驱动，吉有助于抑制汽灵车等恶劣电气总环境下的瞬间包干扰。其主要地特性有：走(1宏)往与垒IS从O贺／枯DIS11斥89脆8疾标准全兼容；客(2备)糊高速性，最高选可协达嫩IMbp潮s墙；渐(3健)速具有抗汽车环架境下的瞬间干孩扰能力，保护删总线能力；正(4瓦)记降低射频干扰榆的斜率控制；灭(5怒)刚热保护；网(6愤)拔总线与电源及压地之间的短路役保护；财(7融)羞低电流待机方互式；爆(8溜)贵掉电自动关闭统输出；棍(9逼)蚀可支持多环达山11厅0役个节点相连接瓶等。锤5帜适配卡设计惑粉吧CA慎N宏总线的卓越性揭能为工业控制疾提供了一种可窑靠的数据通信五，为了扩由展虑CA鸟N拿总线的监控和掘管理功能，应且设计一块适配糠卡，连乡接埋P情C端机的并行口，枕该卡上具补备徐CA愤N畜接口迈和竟P芹C选接口特性，它么完成的任务主拼要殊是软P口C丹机与总线之间陵的通信。叶秧蒙为此，适配欺卡的主要组成酱有命：奴CA披N浅总线控制飞器匀(sJAl0偏00懂)努、去CA械N鹰总线驱动蝴器胶(基PCA抢82C凉250鹰)蛋、野EP绩P叛并行端口图。什sJAl00找0慧是集成的沫独宝济立岛CA很N疲控制器，它负谢责完污成蒜CA缎N幅总线通信协议糊的物理层和数耕据链路层的功姓能逃。环sJAl00缎0饺片含有控制寄顿存器、狐命令寄存器、气状态寄存器、间中断寄存器和辆收狠发果纠寄存器促。倒P帅C励机通过读写这稼些寄存器来实机现供对真sJAl00思0芽的控制；芯片冶的丢TX桂0没、贪TX壤l聚、胁RX猫0瓣、永RX利l抵引脚用于愉与绿CA幸N众总线的接口桃。叛PCA稠82C剖250焦姓是专门用叹于僚CA花N妄总线收发驱动喜的丽9洒脚芯片篇，陷TX授D普、肉RX乘D窝引脚分别接收替和发送驱动后镜的信号艳；行CAN雨H抬、椅CAN红L孟引脚接至双绞屡线或同轴电缆作等传输介质。巾使阳用宵PCA茄82C告25华0忆可以扩大通信绍距离，能提高堪系统的抗干扰届能力，保护总凤线，降低射频固干扰，实现热绕防护等旦。馆sJAl00丑0葛的中断输出信玩号描／会IN外T揪接阁到粪EPP遭朝的从INT救R呜中断后，通过设中断方式实勉现凝P核C兽机缓与潜CA辱N盖控制器的通信螺。由岭于耀SJAl00吩0金的中断输出信帜号是低电平有顾效，酱而码EP扰P毛的中断信号是莫高电平有效，赞所银以炊艰在他们的连线干之间必须加一塘个反向器。根自据通信读写时听序的产生，设丙计了一种由软坚件产生读写时类序的电路和一乌种由硬件产生掀读写时序的电曲路。亦5用．置1汪软件产生读写邀时序电路鉴连线说明据：齐sJAl00煎0窗的季ADO~AD企7姜直接破与注EP奴P冰并行口暮的算ADO~AD朗7舌相连霉；渐AL归E挪直接径与弊nWrit怜e擦相连；弊／邪RD傲,槐／寇W炊R呈分别绘与所nAddSt满rob裹e雷和当nDataS财trob梨e智相连；管／旺IN梅T匪的引线反向后潮与珍EP趟P缘的芦INT花R延相株连幸(盐如剧图喂l姻所抵示吸)姻。垫此种电路械设计需要软件芹产生访问外设筐芯片所需的读湿写时序。在我挥们的应用程序红中，戴对与sJAl00纤0燥的读写函数分尾别燕为猫ReadRe蚁g器和期SetRe先g藏，用汇编语言哀实现如锅下中(知如昨表蛋3雨所越示安)握：欠5脸．链2云硬件产生读写灵时序睡连线说明资：菜nWAI陡T堡信号为外设发利送朴给宴P必C腹的握手信号，诉以堵便异P单C驴在访问慢速外兵设时插入等待钳周期。咳读写函数表字表毙3艰voidS理etReg(帅impor叉t识，素intVa纠lue)域／／通过双向泪口辫向泰sJAl00栽0平发送数据么，搭por恼t肿为戒sJAl00窄0戴寄存器的地址蚊，革valu喂e邀为要设置的值邮imRea睁dReg(i震ntpor金t)烈／／读恼取贺SJAl00助0炊寄存器的值禽，雹por从t配为丹sJAl00堆0侨寄存器的地址勉，返回的值为将该寄存器的值伶{前_sflm崭}捧moves短x轿，微0各／／临时寄存射器清零炸movd尽x厚，富37ah疼mova债l优，权0dSh歪outd问x赞，场al插／罗／敏WRIT度E仿高右，腐AL愿E龙低电平，地址牢选通脱movd颠x尤，疮378h固movea种x薯，锣port杯outd廉x捞，煎al崖／／将要访问歌的以sIAl00塘0抛寄存器地址放洋上数据线晋movd纠x款，寿37ah茫mova慰1压，昌0d4h拳outd帝x踏，紫al粉／库／单WRIT怠E后高撒。古AL税E障高，将地址信华号锁存笑mova目1超，吓0d5h雪outd恼x蝶，栽al窜／陷／演WRIT浩E党高独，锋AL足E么为低电平，地占址选通恒movd齐x始，婚378h辫mDvea泄x呜，惰value萌outd饭x殃，养al细／／把要写的饼数据送上数据盾总线兽movd泉x叔．候37a给}I么mova1耗.0ddh放ou脉t罪山．仪且蔽J普／裹／铃WRIT轻E魂低，可写阅，袋AL种E小低，地址选通诚，将数据写找入庙sJAl00味0右mova驻I晋，违0d5h毫out(1狭x朋，孤al弯／／复位深，言WRIT膏E毒为低际，辨AL横E货低失}悦}择}氏intre纷tumcod套e=匀0填：含asm阳}丛mo~e,s恶x鉴，逼0洞movd弱x该，夕37alI被mova窗1莫，缴0d5h辩outd祥x霸，秒al爬／析／漠REA政D络为低电平载，发AL求E挤低，地址选通伍lnovd膨x哭，蔬378h楚mov鸽e字．乒s云x老，糟port辞outd遵x搞，喷al录／／将要访问娱的全sJAl00证0育寄存器地址放堪上数据线丙mov(州b抬，舟37ah袭mova端1北，团0d4h围outd餐x奋，准al忌／狭／集REA相D蹲低侧，检AL傍E幻高，将地址锁笼存销mova1系.0d5h杜outd坐x夏．米al辉／条／椒REA嘱D容低凑，吊AL份E链低，地址选通代movd今x裙．叨37aIl姻mova1柏.0d7h崖／层／木REA节D打为低群，毕AL屋E遥低，数据被送爬上数据线六outc酬b摘，勤al贺mova像1.0f所7h映outd粮x匙．鹅al肉／没，塞lREADE语NABL冷E隆为株1盯．允许数据读收入情movea凤x脱．波0带movd席x榨，煌378h磁．父ma销l王，缎d灰x庸，／／从效据行总线读人寄存帜器股movre辰turneo沃d奸e泽。抗eax烘[novd充x叶，耕37ah舟mova帝1般，受0f颜5h杰outd件x浑，拼a它L岗／面／乔REA台D献高过，层AL吃E望低铲mova葱1抗，非0d5h调outd卸x画，负a碑l丘／／恢复，关适掉拘READEN呢BLE第}瓶ieturn率retum扒cod谊e含；栽}集注：向控灯．里I笔端驾口姑37A链H土的绢ADDST瓣B挨，押DATAST窃B跳，孕WRIT缠E纲位写头入栽1衬时，并行抗口牧1欲7姑、次1秒4胞和唇1陪；困I趟脚均为低电平勉；相反写坦入穗0雅时，三个引脚碍均为高电平。圾烛汉奖SJAl00道0扬的访问时间踪在买40n轨s旧以内，所乏以闯P胳C节在访离问熄sJAl00宏0士时完全可以不症用插入等待周脆期蛛。姿nWAI皱T险可瓶由贪nAddrS它trob疤e奖和震nData蒸Strob尾e箱信号经过一个蹲与非门后产生就。由滩于奏sJAl00冤0鹿的滴AL扩E框是下降锁存地洞址信号，所以科将塞nAddrS悼trob委e侧反相后饭与筋AL灶E嗓相连。携在能EP弦P樱的数据读／写眉周期时举，并sJAl00珠0玉的甲R惠D剧和捏W樱R遮控制信号应该露有效，而在地挑址读／写周期蔑时应该无效惊。挽sJAl00锡0选的阿RESE志T省脚与并行端口羊的仔nRESE善T蕉脚相连，兆由晃P迟C徒机驶向吹sJAl00痰0攀提供复位信号肠。。抓地址／数档据读写说明：怕握手信债号蜂nWAI塞T赞由驻nAddrS沈trob农e螺和疮nData束Strob局e漂信号经过一个击与非门后再延牧迟一段时间产肿生，然后可利贼用轨EP册P猴并行口的数据咸／地址周期来建产共生赤sJAl00救0归芯片的读写时部序喉。筹sJAl0症0稻0藏芯片的读写时史序分为地址锁蔽存和数据读写秆。地址锁存解底决的是地址的擦写入和地址锁挪存信号的产生机；数据读写是姨数据的读写以燃及相应的读写耕控制信号驴的答椒产生。所以，帐可以利葡用贩EP弹P住的地址写周期俗来产迫生痒SJAl00迟0俩读写时序的地椒址锁存部分，么并禁用齿EP汉P穗并行口的数据含读写周期来产敢生即SJAl00范0女读写时序的姨数笨线据读写部分。船数据写周踢期的时序如往图榆3衫所示，其步骤惭如下：椅(1衡)阻程序尤向监EP裙P骤的栋DAT伟A半端口发送一解个职I蚕／盈O袭写周期命令；独(2丧)晴插汁入违nWRIT饶E菊信号，同时数浙据出现在并行政端口数据线上悼；矿(3治)千当淹nWAI假T软信号变成低电钻平之后，插人蜂数据选通信号山；钱(4讯)哥端口等待来自这外设的应答信允号霞(衡取厌消仗nWAl用T焰信谊号淘)励；柴(5饶)赵取消数据选通探信号扰，膨EP霸P春周期结束；训数据读周期的既时序如报图签4庄所示，其读数花据的步骤如下琴：金(1恩)贺程序中牺向目EPPDAT牛A盖端口发送一篇个值I翅／务O岔读周期命令；到(2杂)狂当源nWAI赚T巴信号变成低电痒平之后，插入丝数据选通信号杏；粪(3薯)顶端口读取数据洒位，取消数据渐选通信号；雷(4吃)薯端口等待来自菜外设的应答信箭号符(输取株消感nWAI抚T浴信挺号壁)竞；垂(5)EP弊P净周期结束；予(6)IS央A涨周期结束。踪地址写和病地址读周期除计了匆把厌nDataS益trob谷e捕信号替换类成婚nAddSt质rob题e蹈之外完全一样告。相关引脚直合值表如巨表虾4这所示。炒5凯．跌3望两种设计的比欧较抬啊屋实验表明，束采用软件产生张读写时序设计喂的硬件比较简但单，便于调试轧，但是程序编歌写比较复伴杂妻(纷需编写程序产沸生闲SJAl00卖0搜的读写时弓序抱)屈；用硬件产生饱读写时安序尼寿设计的硬件稍截微复杂，硬件声调试也复杂一刻些，但是应用迎程序的编写要飘简单一自些既(墙不用编写程序励产跨生迫SJAl00艰0揉的读写时炉序惯)霉，而且端口读牧写的速度也快援得多。匹6梦设计中存在吗的几个问题燥(犯1)PCA映82C萍25丘0皱第益8触脚与地之间的艳电毅阻吊R驶s桨称为斜率电阻竟，它的取值决胸定了系统处于慧高速工作方式往还是斜率控制拒方式。把该引财脚直接与地相原连，系统将处痛于高速工作方扣式。在这种方柔式下，为避免罗射频干扰，建汉议使相关引脚瘦的真值表桐表旋4辆／盲nData能／衔nAddr帽／灯nWrite聪／击WR决／撞RD悲ALE肆备注炕0添l港0姑0汤l展0阴数据读，地址身锁存能O烛l冶l场l雅O使0挎数据写，地址某锁存导l档0毛0蛇0解l逐l烛地址写，地址寨选通侮l汇O逆1结l体0语l掏地址读，地址师选通采1拜l叫0管l签l裕0剂地址数据均无哈效．等待映l挖l痰l惕l话l柴l筛地址数据均无简效，等待诸注弱：疤①宅标鼓加弊“否／愧”织表示低电平有索效。加字京母聋“仆n椅”啊表示是并行口岸的引脚。充②朵因为地址和数榜据不能同时被俗选通，所以，陶真值表中就不蒜列出它们同时锤被选通的情况楼。筐用屏蔽电缆作劫总线；而在波额特率较低、总赠线较短时，一使般采用斜率控凭制方式，上升奴和下降的斜率芬取决寻于遇R陈s仇的阻值。实验费数据表明堵，朵1削5糟～牵200厌k树为愈R治j屡较理想的取值橡范围。在这种们方式下，可以轨使用平行线或臣双绞线作总线闯。完(2)SJ拔Al00拢0您的孙TX物l赌引脚悬空腊，祝RX补l尼引脚的电位必奉须维持在督约勇O马．部5Vc中e龟上，否则将不晕能形倘成壁CA矛N趋协议所要求的敢电平逻辑。如节果系统传输距题离近，环境磨干扛导扰小，可以不脑用电流隔离，努这样可以直接妈把萄PCA设82C授25为0尺的变VRF牙F装端警(哗约便为利0振．墓5Vcc蚊)驶与挤RX矩l孟脚相连，从而倾简化电路。把(3佩)俭必须彼将卸sJAl00筒0殖的中断信号取烘反之后才能接故到拌P评C量机并行口的中纹断引脚上，这造样才能保证硬洽件中断的正确联触