基于dsp内嵌ecan模块总线接口设计

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1、基于DSP内嵌ECAN模块总线接口设计　　摘要：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

2、，信号品质良好，满足工业控制需求。关键词：总线接口；DSP；ECAN模块；ADM3053中图分类号：TN915.04?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）11?0112?040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CAN72.0B协议，邮箱数量增加至32个，并增加了时间戳、消息过滤和

3、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

4、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。7传统的C

5、AN总线接口电路是由采用独立的接口管理CPU、CAN控制器、收发器及隔离电路搭建，这种方法占用板面积大、接口逻辑复杂、成本高。本设计应用了ADI公司最新发布的ADM3053芯片，该芯片集成了CAN收发器、信号隔离及供电隔离三部分功能，见图1中虚线方框部分。应用ADM3053有以下优势：（1）功耗低体积小。采用了基于电磁隔离原理的iCouple信号隔离专利技术。功耗相当于同数据传输率下传统光电隔离器的1/10。同时采用了基于高频开关的芯片级变压技术isoPower实现供电隔离。在CAN协议控制器与物理层总线之间创建一个完全

6、隔离的接口。使得元器件数量减少，节约电路空间，简化了接口设计，降低了设计复杂度；（2）性能更高。在时序精度、瞬态共模抑制力、通道间匹配性能均优于传统光电隔离器；（3）产品成本更低。每个通道成本相当于传统光电隔离器的40%。1.2ECAN模块结构ECAN的接口与结构电路如图2所示。ECAN具有32位内部结构，包括协议内核（CPK）和消息控制器。7在协议内核CPK收到一个来自总线的消息后，消息控制器中的接收控制单元确定是否把接收的消息存储到32个消息邮箱RAM中的某一个中。接收控制单元要检验消息的状态、标识符和消息对象的屏蔽

7、来决定邮箱的位置。接收的消息经过滤波后存放到第一个邮箱中。如果接收控制单元不能找到任何一个存储接收消息的邮箱，则消息被丢弃。一个消息有11位或29为标识符、一个控制域和最多8个字节的数据构成。当要发送一个消息时，消息控制器把这个消息发送到CPK的发送缓冲区中，以便在下一个总线空闲状态时开始发送消息。当多于一个消息要被发送时，最高优先级的消息将被消息控制器发送到CPK中，如果两个消息的优先级相同，则大序号的邮箱首先发送。1.3接口电路设计本文使用的接口管理CPU为TMS320F2812，使用其内部集成的ECAN模块，因此只

8、需要连接CAN总线收发器模块和隔离器件即可实现CAN总线接口功能。ECAN接口电路图如图3所示。ADM3053的左侧为逻辑端，逻辑端管脚接线如下：（1）RXD和TXD分别接DSP的ECANRX和ECANTX引脚；（2）VCC接逻辑端VCC（+5V）电源；（3）VIO接DSP的IO供电电压VIO；（4）GND管脚接逻辑