双MCU的CAN总线中继器设计-EDA365

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双MCU的CAN总线中继器设计

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引言
CAN总线以其开发维护成本低、总线利用率高、传输距离远(最远可达10 km)、传输速率高(最高可达1 Mbps)使用户能组建稳定、高效的现场总线网络。CAN总线已被广泛应用到各个自动化控制系统中，例如汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等领域。随着CAN总线网络区域的扩大，2个节点之间的直接数据传输将难以满足远距离通信要求。CAN中继器是延长CAN总线通信距离的中转站，其通信效率和通信可靠性直接影响CAN总线的通信能力。传统的基于单MCU的CAN中继器难以满足大量数据的中转要求，本文基于双MCU设计高性能的CAN总线中继器。

1 系统总体设计
CY7C136是2 KB高速CMOS静态RAM。同一片RAM上有2组数据线和2组地址线，对每个端口的控制是相互独立的，可分别在存储器的任意位置存取数据。
双口RAM作为2个MCU的共享资源，一个端口与MCUl相连，另一个端口与MCU2相连。从SJAlOOOCAN总线接口1接收来的数据送入双口RAM，这些数据被MCU2取走并送到SJAl000 CAN总线接口2上；从SJAl000 CAN总线接口2接收来的数据也送入双口RAM，并被MCUl取走送到SJAl000 CAN总线接口1上。由于MCU的地址总线和数据总线是复用的，因此采用锁存器进行地址锁存，硬件总体结构如图1所示。

2．2 双口RAM接口电路
双口RAM电路接口如图3所示。双口RAM芯片CY7C136作为2个MCU数据的中转站，分别与2个MCU的相应引脚相连。其中CY7C136引脚I／O0L～1／O7L与第1片AT89C52(MCUl)的PO相连，引脚I／OOR～I／O7R与第2片AT89C52(MCU2)相连。YOAOUT为MCU1读写双口RAM的片选信号，Y1AOUT为MCU2读写双口RAM的片选信号，并将MCU的读写控制信号线与双口RAM的相应读写控制信号线相连。

3 软件设计实现
3．1 存储空间分配思想
为使双口RAM实现最高效率的应用，将2 KB的存储空间设计成2个1 KB大小的环形队列形式，每一个环形队列的结构如图5所示(图中阴影部分为存有数据的区域，非阴影区域为空闲区域)。

4 测试
对基于双口RAM的双MCU中继器进行压力测试(高数据负载率下测试)。短距离内向2个CAN口加载10 000帧数据，测试中继器成功中转情况，其结果如表1所列(表身数据为成功中转帧数)。根据CAN总线规定，其平均负载率不超过65％，传统的单MCU CAN中继器平均负载率很难达到60％。从表1可以看出，引入双MCU后CAN中继器的性能大大提高，能在负载率超过60％的情况下稳定工作。环形队列queue溢出的情况可以通过增加双口RAM的大小来解决。

结语
采用双MCU配合双口RAM设计CAN总线中继器，解决了单MCU无法快速处理CAN总线负载过重的问题，使其性能和效率得到了很大提高，为CAN中继器在工程领域的优化设计提供了良好的技术平台和解决方案。

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