摘要：采用p80c592ffa作为can控制芯片，使用cy7c0944pv-ac作为双端口存储器，并使用pca82c250作为can控制器接口芯片，设计了can总线智能适配卡，提高了can总线适配卡的传输能力。针对can总线在特殊环境下容易受到外界干扰的弱点，使用6n137进行信号隔离，使该适配卡达到了本安型标准。

关键词：can总线 智能适配卡 信号隔离

can（controller area bosch公司为汽车检测与控制系统而设计的。由于其显著的特点，其应用范围越来越广，已扩大到过程控制、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域。目前，在国际上can总线已经成为控制领域的热点，但can总线在矿井下等特殊环境下的应用还没有进行系统的研究。本文针对矿井这种特殊环境设计了本安型can总线智能节点适配卡，为can总线在矿井下等一些比较恶劣环境下的应用提供了可靠的保证。1 硬件结构

1．1 适配卡的功能

can总线与pc机的连接方法有两种：①通过一个转换器与pc机的串行口连接。该种方式设计简单，但数据转发速度较慢。②在pc机的扩展槽里插入一块适配卡。由于使用适配卡所交换的数据量较大，比较适合can总线的需求，所以近年来大多使用适配卡的方式。适配卡既可以对数据起到转发的作用，即收集can总线上各个节点的数据，转发给上位机，并把上位机的命令和数据发给各节点，也可以完成对can总线上的用户系统的部分监控和管理工作，故又被称为智能适配卡。它可以减轻上位机的负担，提高系统的实时性。这种适配卡需要的硬件条件较高，且需要较多的程序存储器和数据存储器。作者研制的就是这种智能适配卡。图2 1．2 智能适配卡的硬件组成

目前广泛流行的can总线器件分为两大类：一类是独立的can控制器，如philips公司的82c200、sja1000及intel公司的82526/82527等；另一类是带有在片can总线的微控制器，如p8xc582、p80c592ffa等。根据矿井下实际情况的需要，设计了如图1所示的can总线智能适配卡。它采用p80c592ffa作为can控制芯片；使用cy7c0944pv-ac作为双端口存储器；使用pca82c250作为can控制器接口芯片。硬件电路中使用pca82c250的目的是为了增大通信距离，提高系统的瞬间抗干扰能力。因为该智能适配卡是在矿井下应用，还必须具有防暴功能，因此使用6n137进行信号隔离（如图2所示）。 在图1中，82c250接收总线上所有传输的帧，通过电流和电压隔离后，传送到p80c592的can模块，can模块比较接收码寄存器和帧的id码，若相等则接收，并引发一个接收中断。在接收中断的处理中，p80c592读取码can模块接收缓冲区的数据，把它传送到cy7c09449的双口ram中。最后pc机通过pci总线定时读取cy7c09449双口ram中的数据。中断申请电路由两个d触发器和一个用来译码的gal芯片组成。两边的工作方式相同。

设计中考虑到便于电路调试和处理整体运行时出现的问题，选择三种复位方式。其硬件构成如图3所示。

（1）上电复位：与pc机上电复位同时复位。当pc机通过复位时，can适配卡也同时复位。

（2）手动复位：当调试中出现问题时，通过手动复位键复位，以便解决调试中出现的问题。

（3）软件复位：在程序运行中出现问题时，不需要关掉pc机，只需启动pc机管理程序中的初始化功能模块即可，它可通过软件指令对can适配卡进行复位。 硬件电路设计并不很困难，但也要注意一些事项，否则会事倍功半，功亏一篑。

（1）地线的设计应特别注意，为了减少噪声，模拟信号的地线和数字信号的地线应该分开。

（2）该适配卡的防暴技术主要采用电路隔离技术，同时采用本质安全技术，通过抑制电火花和热效应能量来防爆。电器设备的最大功率不应超过25w，对于5v电源的设备，它的功率一般要远远低于25w。开关触电开闭时的放电也应注意，要减少电路的储能器件（如电感和电容），一般要求最大电容小于5μf，最大电感小于20μf。

2 软件接口设计

接口软件设计包括单片机上的汇编程序和pc机上的设备驱动程序设计。两者的纽带是cy7c09449上的双口ram。

这个双口ram共有16kb的共享空间0x4000h～0x5fffh为发送帧空间，0x6000～0x7fffh为接收帧空间。x04e8是主机对本地处理器的邮箱hldata的地址，0x4f8是本地处理器对主机的邮箱lhdata的地址，如图4所示。对于主机，这些地址都是偏移地址，还得加上pci配置寄存器abar0中的值才是真正的物理地址。 hldata和lhdata的用法分别如图5和图6所示。把发送空间和接收空间设计成两个循环队列，分别用两个指针来控制。发送空间和接收空间都是8k、13位的地址，指针是它们的8位，第5位为0。每个指针空间为32个字节，每帧10个字节，有22个字节是浪费的空间。由于已接收帧的地址和欲接收帧的地址不等，所以p80c592就需要发送帧。主要每接收一个帧，已接收帧地址加1。每发送一个帧，欲发送帧地址加1。p80c592每接收一个帧，欲接收帧地址加1，每发送一个帧，已发送帧地址加1。can总线具有许多优点，尤其是它的实时传输特性好，受到用户的欢迎。但它的抗干扰性、防暴性能较差。本文设计的can总线适配卡使用信号隔离和本质安全技术，很好地解决了这一问题，使can总线应用范围更加广泛，再能适应现场的要求。