适用于变电站的can现场总线通信适配卡的设..

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1、适用于变电站的can现场总线通信适配卡的设..适用于变电站的CAN现场总线通信适配卡的设计朱华伟,伍爱莲,杨如锋,肖　涛(武汉大学电气工程学院,武汉430072)摘　要:在基于现场总线的变电站综合自动化系统中，各个节点之间的通信以及节点与上位机之间的通信是系统的核心；适配卡把节点的数据上传到上位机，同时又把上位机的命令和数据下传到节点，是核心中的关键。本文提出一种新的适配卡设计方案，采用ISA接口，使用89C52微处理器，SJA1000作为通信控制器，并利用双口RAM作为PC机与控制器之间的数据交换通

2、道，使用EPLD器件作为双口RAM的控制和中断信号处理。最后简要阐述了适配卡的软件设计。关键词:现场总线局域控制网总线局域控制网通信适配卡双口存储器DesignofCANFieldbusmunicationAdapterforTransformerStationZHUHuaentandcontrolsystemfortransformerstationbasedonfieldbusisprevalentrecentlyunicationbetunicationadapteristhekeyofthec

3、ore.DataofnodesistransmittedtoPCandmandofPCistransmittedtonodesbyadapter.Intheadaper,ISAinterfaceisequipped,89C52icroprocessorandSJA1000unicationcontroller,dualportRAMisusedforthechannelofdataexchangebet(输率5kbs以下)，通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)；(6)CAN上的节点

4、数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；报文采用短帧的结构，传输时间短，受干扰率低，保证了数据出错率极低；(7)CAN的每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，具有极好的检错效果；(8)CAN的通信介质可为双绞线，同轴电缆或光缆，选择灵活；CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响；CAN总线具有较高的性能价格比。在变电站现场采集到的很多数据通过两根电缆（一般采用双绞线）传到上位机（一台PC微机）上，PC机与CAN总线有两种连接方式〔4〕：一种是通过转换器与微

5、机的串口相连；一种是在PC的扩展槽里插一块适配卡，该卡上具有CAN接口和PC扩展接口，对于交换的数据较多时，一般采用这种方式。CAN适配卡的作用主要有两个：论文适用于变电站的CAN现场总线通信适配卡的设计(1)数据的转发，适配卡把总线上各个节点的信息转发给PC机，并将PC机的命令和数据转发给各个节点；(2)用于完成CAN总线上用户的部分监控和管理任务。3CAN通讯适配卡的结构这里研制的CAN适配卡由ISA接口、双口RAM、微控制器89C52、CAN通信控制器SJA1000、CAN收发器82C250、数

6、据缓存器、地址译码与控制逻辑和中断信号控制逻辑等部分组成。其硬件结构框图如图1所示。3.1双口RAM及控制电路PC机与CAN控制器之间要进行数据的传送，必须在PC机和适配卡上的微处理器之间建立双向的数据通道〔5〕。这里采用共用外部数据存储器的方法。集成双口RAM是一种性能优良的快速通信器件，适用于多CPU分布式系统及高速数字系统中，它有两路完全独立的端口，每个端口都有完整的地址和数据控制线，这里采用IDT7006双口RAM。对于双口RAM的应用，一个很重要的问题就是必须避免两个端口的争用，两边同时读/

7、写同一地址单元。但只要遵循一定的通信规则，使用合理的控制逻辑电路是可以避免争用现象的。这里采用可编程逻辑器件EPM7128S来实现。EPN171285是一种典型的EPLD器件，采用了先进的CMOSEEPROM技术，内含2500个逻辑门和128个宏单元，可以在PCB板上直接对芯片进行编程。在该适配卡中，EPM7128S主要完成数据总线的驱动、中断信号处理以及共享存储器和数据缓冲器的地址译码。适配卡上的双口RAM使用内存映像的方式直接映射到主机内存空间，实现适配卡与主机的数据交换〔6〕。内存映象法是将适配

8、卡的数据存储地址配置于PC机的主存储器的高端，PC机可以采用写主存储器的方式将数据直接写在适配卡的数据存储器中，PC机不访问适配卡的微控制器时就可以读写数据存储器的数据。3.2微控制器电路微控制器采用ATMEL公司的89C52，它与MCS51系列完全兼容，带有8k字节的系统可编程Flash和256B的片内RAM。它主要承担节点与PC机之间的数据通信和协调管理工作。当89C52与CAN总线通信时，通常由于总线上所挂的节点有多个，所以需要在适配卡上设计一个数