專利名稱：基于雙口ram的控制器局域網(wǎng)(can)通信卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于雙口RAM的控制器局域網(wǎng)(CAN)通信卡，涉及到現(xiàn)場總線CAN網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，尤其涉及到現(xiàn)場總線CAN網(wǎng)絡(luò)通信的通信卡技術(shù)。
本實用新型所提出的基于雙口RAM的控制器局域網(wǎng)(CAN)通信卡，含有包含CAN通信芯片和CAN總線驅(qū)動器，并與CAN總線相連的CAN控制器單元，其特征在于，所述通信卡含有一個與所述CAN控制器單元相連的通信卡CPU，和一個同時與節(jié)點控制器CPU和所述通信卡CPU相連的雙口RAM。
所述通信卡CPU的型號為P89C52RD2，所述雙口RAM的型號為IDT7130，所述CAN通信芯片的型號為SJA1000，所述通信卡CPU的數(shù)據(jù)端分別與所述雙口RAM和所述CAN通信芯片的數(shù)據(jù)端相連，所述通信卡CPU的復(fù)用為數(shù)據(jù)端的地址端通過一個地址鎖存器U6與所述雙口RAM的地址低8位相連，所述通信卡CPU的復(fù)用為數(shù)據(jù)端的地址端與所述CAN通信芯片的復(fù)用為數(shù)據(jù)端的地址端相連，所述通信卡CPU的控制端與所述雙口RAM和所述CAN通信芯片的控制端相連。
在所述通信卡CPU的地址端連接一個地址宣稱電路，它含有一個地址鎖存器U7及與U7上的各個地址狀態(tài)控制線相連的控制開關(guān)W6，以及連接在U7與W6之間的狀態(tài)控制線上的上拉電阻RJ2。
所述雙口RAM控制端的BUSYR狀態(tài)輸出端通過一個反門U5A與一個D觸發(fā)器U4A的輸入端相連，該D觸發(fā)器U4A的輸出端與所述通信卡CPU的狀態(tài)查詢端P1.7相連。
所述CAN總線驅(qū)動器的型號為82C250。
試驗證明，使用基于雙口RAM的控制器局域網(wǎng)(CAN)通信卡，達(dá)到了預(yù)期的目的。


圖1所示，通信卡主要含有通信卡CPU、雙口RAM和CAN控制器單元。
圖2所示，CAN控制器單元主要含有SJA1000型CAN通信芯片U9和82C250型總線驅(qū)動器U13，其中U13的串行信號輸出端RD連接到通過一個光電耦合器U10的輸入端，而該光電耦合器的輸出端與CAN通信芯片的串行信號輸入端RXO相連；CAN通信芯片的串行信號輸出端TXO連接到一個光電耦合器U12的輸入端，該光電耦合器的輸出端與總線驅(qū)動器U13的串行信號輸入端TD相連。上述觀點耦合器的型號均為6N137。通過光電耦合器U10和U12，對CAN的接收和發(fā)送信號進(jìn)行隔離，從而防止外部干擾經(jīng)過總線驅(qū)動器引入到CAN通信芯片中。光耦U10、U12、CAN通信芯片的電源與通信卡CPU電源需要隔離，防止總線上的干擾對CAN通信芯片等器體的電源幅值產(chǎn)生影響。隔離電源通過一個5V/5V的DCP0105型DC/DC轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)，DC/DC轉(zhuǎn)換器將一個輸入5V的電壓以5V輸出，但輸出與輸入不共地，這樣當(dāng)外界干擾對輸出產(chǎn)生影響時不會對輸入產(chǎn)生影響。瞬態(tài)抑制二極管D1用于抑制總線上瞬態(tài)高電壓的干擾。CAN1H和CAN1L之間通過跳線連接終端電阻，可以方便地實現(xiàn)CAN總線終端電阻位置的配置。通信卡與CAN總線采用DB9九針連接器相連。
如圖2和圖3所示，CAN通信芯片的數(shù)據(jù)端和地址端復(fù)用一個端口AD0～AD7，與通信卡CPU的P0口相連，該通信卡CPU的P0口也復(fù)用為數(shù)據(jù)端和地址端。
雙口RAM左邊的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線通過一個40芯插座ESQ-132-12-G-D(40)與節(jié)點控制器CPU相連，從而實現(xiàn)節(jié)點控制器CPU與CAN通信卡之間的數(shù)據(jù)交換。雙口RAM右邊的數(shù)據(jù)端I/00R～I(xiàn)/07R直接與通信卡CPU的數(shù)據(jù)端P0相連，其地址端低8位A0R～A7R通過一個地址鎖存器U6與通信卡CPU的地址端P0相連，其地址端A8R、A9R直接與通信卡CPU的P2.0和P2.1相連；雙口RAM的BUSYR與反門74HCT05相連，將BUSYR的下降沿變?yōu)樯仙?，然后連接一個D觸發(fā)器74HCT74鎖存為電平信號，D觸發(fā)器74HCT74的輸出端與通信卡CPU的的P1.7相連，通信卡CPU通過查詢P1.7的電平判斷BUSYR的狀態(tài)。
通信卡CPU的型號為P89C52RD2，其P0口復(fù)用為地址端和數(shù)據(jù)端與雙口RAM的地址低8位和數(shù)據(jù)端相連，并與CAN通信芯片的復(fù)用為地址端和數(shù)據(jù)端的端口相連。P2作為地址的高8位與雙口RAM相應(yīng)的管腳相連。P1口用于控制，其中P1.0、P1.2、P1.3、P1.4用于驅(qū)動4個指示燈LED1～LED4，分別指示為發(fā)送CAN，接收CAN，通信卡寫雙口RAM和通信卡讀雙口RAM；P1.5用于看門狗U2的控制，U2的型號為DS1232，其STORB與單片機(jī)的P1.5相連，為其提供脈沖，在通信卡CPU死機(jī)時，U2在預(yù)先設(shè)置的一段時間內(nèi)檢測不到STORB的電平變化，從而會對通信卡CPU等芯片產(chǎn)生復(fù)位信號。P3口采用其第二功能，外部中斷P3.2接CAN通信芯片的中斷輸出。U3為一片選芯片，型號為74HCT138，為各個需要尋址的芯片提供地址分配。通信卡CPU的XTAL1和XTAL2端接晶振電路。
通信卡CPU的地址端P0連接一個地址宣稱電路，由U7地址鎖存器74HCT244、開關(guān)W6、上拉電阻RJ2組成。通過改變W6的狀態(tài)即可使通信卡適用于不同地址的節(jié)點，從而增強(qiáng)通信卡的通用性。
如圖4所示，當(dāng)需要對CAN通信卡進(jìn)行在系統(tǒng)編程時，將一個RS-232串口接口芯片(型號為MAX232)的兩端分別連接通信卡CPU的串口和一個PC機(jī)的串口；由于通信卡CPU芯片P89C52RD2的在系統(tǒng)編程狀態(tài)與正常運行狀態(tài)的引腳電平狀態(tài)不同，因此設(shè)置一雙刀雙擲開關(guān)與P89C52RD2的PSEN和ALE連接，當(dāng)開關(guān)位于上端時，PSEN＝5V，ALE接正常狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)位于下端時，PSEN接低電平，ALE懸空，此時單片機(jī)進(jìn)入在系統(tǒng)編程運行狀態(tài)，用戶就可以在PC機(jī)上通過專門的軟件對CAN通信的程序進(jìn)行升級。
本實用新型中由于將CAN通訊系統(tǒng)從每個節(jié)點的控制系統(tǒng)中獨立出來，即符合模塊化設(shè)計的思想，又可以簡化通訊系統(tǒng)的設(shè)計，各個節(jié)點控制器CPU和各自的CAN通信卡之間通過雙口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。由于雙口RAM允許兩個CPU同時異步地對之進(jìn)行操作，所以它很適合用于兩個CPU之間的數(shù)據(jù)交換。雙口RAM的數(shù)據(jù)交換形式比一般所使用的并口通信的數(shù)據(jù)交換形式速度更快，可靠性更高。一般來說，控制器設(shè)計的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計度需要不斷的改進(jìn)，尤其是軟件部分，由于靈活性較大，較容易出錯。而且，隨著形勢的發(fā)展，CAN通信系統(tǒng)的相關(guān)協(xié)議可能會發(fā)生變化，所以CAN通信系統(tǒng)具有在系統(tǒng)或在應(yīng)用編程的能力就非常必要。利用本實用新型的技術(shù)，用戶在簡單的說明書指導(dǎo)下就可以獨立地進(jìn)行CAN通信系統(tǒng)的軟件升級，而不需要專業(yè)技術(shù)人員親自到現(xiàn)場，節(jié)約了人力和物力。該通信卡具有廣泛的通用性，尤其適用于汽車領(lǐng)域的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.基于雙口RAM的控制器局域網(wǎng)(CAN)通信卡，含有包含CAN通信芯片和CAN總線驅(qū)動器，并與CAN總線相連的CAN控制器單元，其特征在于，所述通信卡含有一個與所述CAN控制器單元相連的通信卡CPU，和一個同時與節(jié)點控制器CPU和所述通信卡CPU相連的雙口RAM。
2.如權(quán)利要求1所述的基于雙口RAM的控制器局域網(wǎng)(CAN)通信卡，其特征在于，所述通信卡CPU的型號為P89C52RD2，所述雙口RAM的型號為IDT7130，所述CAN通信芯片的型號為SJA1000，所述通信卡CPU的數(shù)據(jù)端分別與所述雙口RAM和所述CAN通信芯片的數(shù)據(jù)端相連，所述通信卡CPU的復(fù)用為數(shù)據(jù)端的地址端通過一個地址鎖存器U6與所述雙口RAM的地址低8位相連，所述通信卡CPU的復(fù)用為數(shù)據(jù)端的地址端與所述CAN通信芯片的復(fù)用為數(shù)據(jù)端的地址端相連，所述通信卡CPU的控制端與所述雙口RAM和所述CAN通信芯片的控制端相連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于雙口RAM的控制器局域網(wǎng)(CAN)通信卡，其特征在于，在所述通信卡CPU的地址端連接一個地址宣稱電路，它含有一個地址鎖存器U7及與U7上的各個地址狀態(tài)控制線相連的控制開關(guān)W6，以及連接在U7與W6之間的狀態(tài)控制線上的上拉電阻RJ2。
4.如權(quán)利要求1或2所述的基于雙口RAM的控制器局域網(wǎng)(CAN)通信卡，其特征在于，所述雙口RAM控制端的BUSYR狀態(tài)輸出端通過一個反門U5A與一個D觸發(fā)器U4A的輸入端相連，所述D觸發(fā)器U4A的輸出端與所述通信卡CPU的狀態(tài)查詢端P1.7相連。
5.如權(quán)利要求1所述的基于雙口RAM的控制器局域網(wǎng)(CAN)通信卡，其特征在于，所述CAN總線驅(qū)動器的型號為82C250。
專利摘要一種基于雙口RAM的控制器局域網(wǎng)(CAN)通信卡，涉及到現(xiàn)場總線CAN網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，尤其涉及到現(xiàn)場總線CAN網(wǎng)絡(luò)通信的通信卡技術(shù)。它含有包含CAN通信芯片和CAN總線驅(qū)動器，并與CAN總線相連的CAN控制器單元，其特征在于，它含有一個與所述CAN控制器單元相連的通信卡CPU，和一個同時與節(jié)點控制器CPU和所述通信卡CPU相連的雙口RAM。該通信卡獨立的采用一個CPU專門用于CAN通信，減少了節(jié)點控制器的運行負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)了節(jié)點控制器與通信卡之間高速、可靠的數(shù)據(jù)交換，且能夠方便的實現(xiàn)在系統(tǒng)編程。該通信卡具有廣泛的通用性，尤其適用于汽車領(lǐng)域的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
文檔編號H04L12/02GK2598268SQ0225717
公開日2004年1月7日 申請日期2002年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月29日
發(fā)明者田光宇, 朱元, 劉凌, 吳昊, 趙立安, 梁偉銘, 歐陽明高, 陳全世, 郭淑英, 汪偉, 高 申請人:清華大學(xué), 株洲電力機(jī)車研究所