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接口,总线,驱动相关技术文章工业控制中的CAN总线接口模块硬件设计原理解析
本文提出了基于DSP内嵌增强型CAN控制器（ECAN）模块的智能总线接口设计方案。该设计创新性地采用了ADI公司最新发布的ADM3053芯片作为ECAN接口驱动，该芯片集成了CAN收发器、信号隔离、DC/DC供电隔离，达到了接口小型化、低功耗、低成本的目的。给出了ECAN模块系统架构和总线接口硬件电路。在软件设计上，重点论述了ECAN模块内部寄存器和邮箱结构，给出了软件初始化、消息发送、消息接收流程，最后给出了CAN总线消息过载的处理方法。经实测表明，该智能总线接口模块工作稳定，信号品质良好，满足工业控制需求。
0 引言
CAN 总线以其可靠、实时、低成本优势已在汽车、机械等工业控制领域广泛应用。TMS320F2812是TI公司最具代表性的低成本、低功耗和高性能的定点DSP芯片，具有强大的事件管理能力和嵌入式控制能力。其内嵌的增强型CAN 总线控制器（ECAN）模块，完全兼容CAN 2.0B 协议，邮箱数量增加至32 个，并增加了时间戳、消息过滤和超时发送功能，提高了应用CAN通信的灵活性。
ADM3053是ADI公司2011年推出一款集成信号和电源隔离功能的CAN 收发器。本文采用集成ECAN 模块的TMS320F2812 和ADM3053 来设计CAN 节点。该设计将内嵌ECAN模块的DSP作为节点主控制器，同时采用ADM3053芯片有效替代了传统CAN收发器、信号隔离、供电隔离三部分电路，有效实现了模块小型化、低功耗、低成本。
本接口模块能够实现正常的CAN通信，通信控制更加灵活。采用CAN通信监控卡和专用示波器CANScope对该接口的数据包、电平特性、眼图进行分析，结果显示信号品质良好。
1 硬件设计
1.1 硬件系统设计
典型的工业控制中CAN总线接口模块硬件原理框图如图1所示，它由智能处理器、CAN协议控制器、信号隔离、收发器及供电隔离组成。智能处理器负责总线数据收发，CAN协议数据的解析和管理，响应上位机命令并反馈接口健康状态；CAN 总线控制器功能是实现数据链路层功能，包括位时序逻辑、错误管理逻辑、验收滤波器、收发缓冲管理等；CAN总线收发器功能是实现物理层功能，主要是收发信号与总线差分电平的相互转换；隔离电路包含信号隔离和电源隔离两部分，实现控制器与收发器之间的完全电气隔离。