CAN适配卡发电机状态监测仪中的设计方案
can（controller area network）控制局域网络是一种串行通信网络。它采用了许多新技术和独特的设计，因而使其在可靠性、实时性和灵活性方面具有突出的优点。这些卓越的性能使can总线得以在全球范围内一直保持高速发展。考虑到can总线的成长性及许多单片机中集成有can总线控制器，且can总线专用控制器ic术易从市场上得到，因此，在笔者设计的发电机状态监测仪中采用can总线技术。
1 can总线系统的组成模式
基于现场总线的发电机状态监测仪由智能数据采集模块、工控机（ipc）、can总线三部分组成。其系统结构如图1所示。每个模块通过can总线与一台工控机系统。工控机的主要功能是对智能数据采集模块的参数进行设置，并通过现场总线网络实时获取智能数据采集模块的数据，如发电机事件记录、故障录波;监测数据的实时显示、趋势分析、异常报警和完成报表输出等功能。can总线部分主要是由can总线适配卡、通讯介质以及相应的通讯软件构成
。
2 can智能适配卡的硬件结构
can总线的卓越性能为发电机状态监测系统的高速数据通讯提供了保障，但很多工业pc机并不带有can总线接口，为了在ipc上扩展can总线的监控和管理功能，笔者设计了一块适配卡插队ipc的扩展插槽内，以完成can接口与ipc的扩展功能。
can总线pc适配卡的硬件电路如图2所示，它主要包括89c52单片机（内含8k e2prom、256字节ram）、地址译码与中断信号控制逻辑电路epm7128s、共享存储器双口ram（idt7132）、can控制器sja1000芯片和光电隔离电路（6n137）以及can驱动器82c520等部分组成。
要实现pc机和can控制器之间的数据传送，必须在pc机和适与卡上的mpc之间建立起双向的数据交换通道。通过isa总线实现单片机系统与主机之间交换数据有以下两种实现方法：一是静态数据传送，这种方法采用并行接口器件（如8255）或锁存器（如74ls373）等构成一字节深度的fifo。该方法较为简单，但一次传输的数据量小，因而只适应数据量小、速度要求不高的场合;二是共用单片机系统外部数据存储器。此时可直接采用集成双端口ram或在通用ram加上一些控制逻辑组成双口ram电路。集成双口ram是一种性能优良的快速快通器件，适用于多cpu分布式系统及高速数字系统中。它提供了两路完全独立的端口，每个端口都有完整的地址、数据和控制线。对器件的使用者而言，它与一般ram并无大的区别，只有在两边同时读写同一地址单元时，才发生争用现象。利用双口ram提供指示信号，采用适当的通信规则就可避免争用，以实现快速数据的交换。集成双口ram不仅易于实现，而且价格也不高。can信号传输采用短帧结构（8个字节），适配卡对双口ram的容量要求并不大，故可选用idt7130、idt7132、idt71231等。本文选用2k×8位的带忙信号busy的idt7132。can通信控制器选用philips公司生产的能支持can2.0b协议并与82c200完全兼容的sja1000，如把它视为存储器映射的寄存器，则易于与89c52接口。为增强can总线的差动发送和接收能力，本设计采用了can总线收发接口电路82c250。在sja1000与从机的82c250之间接入光电耦合器可增强系统的抗干扰能力。光耦可采用高速光耦6n137。光耦两侧应用采用dc-dc隔离电源，可选用力源公司生产的ps250dc5d5s。
3 伸裁方式
双口ram通信方式的关键是处理好争用现象，避免因此而产生的读写错误。idt7132能够提供硬件判优方式，并可利用busy引脚的信号来提高系统的灵活性。在图2的硬件电路中，由于idt7132内含硬件判优电路且两边端口都有busy引脚。因此为两端口争用同一地址单元时，其片内硬件电路可根据两边的地址、片选以及读写信号到达选后顺序来裁决哪个端口有使用权。
由此可知，busy信号可直接至支持插入等待时序的cpu如80c196的ready引脚，而无需软件支持。在本卡中，由于89c52没有ready信号，因而在89c52发出读写idt7132命令时将锁存busyr信号，而只需读p1.6口的值就可判断刚才对idt7132读写时是否存在冲突。当p1.6的值为1时，刚才询门不存在冲突;当1.6的值为0时，刚才询问存在冲公安厅。此时要重发读写idt7132的命令。由于isa总线没有ready信号，也没有通用的i/o引脚，因而可将来自idt7132的busyl信号接至数据线的最低位d0。但因为除了查询busyl引脚电平时外，busyl不应接到d0，因而应采用三态门74l125。busyl接三态门的输入端，三态门输出端接isa总线数据线d0位，其门控信号由a9～a5产生，故将占用isa总线一个i/o端口。设计时应该选用一个空闲的端口号，这里选用330h（双口ram侧，pc机则需换码），即将a9～a5译码为11001.具体电路如图3所示。
4 适配卡的软件设计
适配卡主要用来承担上位计算机和can节点之间的数据转发任务，
其软件设计也包括两部分：第一部分是pc机端的应用程序接口（api）函数，负责完成pc机端与双口ram之间的通信，该部分可以采用可视化的编程工具如c++builder编写。pc机端软件功能主要包括向适配卡上的双口ram发送控制命令、数据命令和请求数据命令，还将接收到的数据进行后处理（如，显示、报表等）;第二部分是卡上单片机端的程序设计，负责单片机与双口ram以主导can控制器之间的通信，该部分可以采用汇编语言asm51或franklin c51编写。软件设计的主要任务是向can控制器转发来自pc机的命令，并由can控制器进一步转发至can节点;同时，将can控制器接收的来自can节点的数据、状态信息送到双口ram。
5 需要说明的问题
can的协议规范（can specification 2.0a/b）只是一个低层的规范。因而还需要一个高层/应用层的协议，can的能力是由高层协议来选定和限制的。目前国际上can的应用层协议很多，如devicenet、canopen、cankingdom等，但用户可以定制更简单的应用层协议。应用层协议的任务一方面是对将要发送的数据进行分类、拆卸、合并，并确定发送对象，然后根据can的数据链路层协议规范填写can的各个信息帧。另一方面是解释接收到的数据的具体含义并对其进行相应的处理。
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