CAN总线控制器与DSP的接口(精)

1、CAN 总线控制器与 DSP 的接口摘要：讨论了 CAN 总线控制器与 DSP 之间的接口，介绍了流行的 CAN 控制器芯片 SJA1000 和TMS320 系列 DSP 芯片的接口时序，并给出了它们的接口方法和电路。关键词：CAN 空制器 DSP 时序 接口电路现场总线是一种开放式、数字化、多点通信的控制系统局域网络，是当今自动化领 域中最具有应用前景的技术之一。CAN 总线是现场总线中的应用热点，CAN 总线支持分布式控制和适时控制的串行通信网络。由于CAN 总线具有通信速率高、开放性好、报文短、 纠错能力强以及控制简单、 扩展能力强、 系统成本低等特点， 越来越受到人们的关 注。 基于

2、CAN总线的 CAN 控制器具有完成 CAN 总线通信协议所要求的全部必要功能，因 此 CAN 控制器与其它微处理器的接口成为设计CAN 总线系统的首要工作。当前已有一些微处理器将 CAN 控制器嵌入到系统之中，成为在片的策处理器，例如，P8XC592 （其内核即为 80C51 的 CPU，MCS96 系列中的 87C196CA 87C196CB TMS320 系列中的在片 CAN 微控制器 TMS320LF2407 TMS320F2810/F2812,但是仍有大量人们比较熟悉的微处理器并 不带有 CAN控制器。本文讨论这些微处理器与CAN 控制器的接口问题，重点介绍CAN 控制器与 TMS3

3、20 系列 DSP 的接口方法和接口电路。1 CAN 控制器接口信号和时序CAN 控制器（以 PCX82C200 或 SJA1000 为例）提供的微处理器的接口信号主要有AD0- AD7 共 8 根地址数据线和 ALE CS RD WR RST MODE RESET 和 INT，控制器的 数据和地址分时复用线，其中MOD 为接口方式选择信号，可选用INTEL 方式或MODTOROLA 式。不同方式下引脚定义如表1,接口时序如图 1 和图 2 所示。表 1 SJA1000 引脚定义引脚符号INTEL (MODE=VddMOTOROLAIODE=VSsALEALEASRDRDEWRWRRD/WR从

4、引脚定义和时序关系可知CAN 控制器提供了与 INTEL 方式和 MOTOROLA式的直接接口信号， 其中 INTEL 方式对于目前流行的 51/96 系列单片机来说提供了方便快捷的直 接接口设计。2 DSP 的接口信号和时序DSP 芯片以 TI 公司生产 TSM320 系列产品为国内的主流产品，TSM320 系列产品至今已经历了若干代，有C1X、C2X、C2XX、C5X、C54X、C62X 等定点 DSR 有C3X、C4X、C67X等浮点 DSP 和C8X 多处理器 DSP DSP 采用了先进的哈佛结构，内部采用多 总线结构和流水线的工作方式，从而大大地提高了系统的运行速度和数字信号处理能

5、力，DSP 的指令执行时间在 ns 数量级，内部程序和数据存储器目前已达几十K 字，并带有内部的硬件乘法器，这些都有 DSP 提供了广阔的应用空间。DSP 芯片的片外引脚一般采用地址线和数据分离的设计方法，不再使用地址数据分 时复用线，也没有 ALE 地址有效信号，这样就给CAN 控制器与 DSP 的接口带来一定困难，且不同的 DSP 芯片外部引脚和时序也略有区别。要设计CAN 控制器与 DSP 的接口，首先必须讨论一下 DSP 的时序，下面以 DSP 中较流行的 TMS320LF2407 和 TMS320VC5402 为例进行讨论。2.1 TMS320LF2407 DSP 的 I/O 时序D

6、SP 的存储器分为三个空间：程序存储器空间、数据存储器空间和I/O 空间。I/O 空间有专用的输入指令 PORIR 和输出指令 PORTW 以及专用的 I/O 空间选择信号 IS， TMS320LF2407的 I/O 信号与存储器操作信号复用，它们是存储器和I/O 设备选通信号STBR 写选通信号 WR 读选通信号 RD 和读写信号 R/W，TMS320LF2407 的 I/O 时序如图 3 和图 4所示。2.2 TMS320VC5402 DSP 的 I/O 时序TMS320VC540 与 TMS320LF2407 一样，用 IS 作为 I/O 空间选择信号，不同的地方是 I/O 空间有专用的

7、 I/O 设备选通信号 IOSTRB 和通用的读写信号 R/W,而不设读选通信号 RD 和写选通信号WR 其时序如图 5 和图 6 所示。2.3 DSP 的 I/O 时序分析I/O 的输入或输出工作周期一般在两个机器周期内完成，在此期间，IS 信号和地址总线一直保持有效。对于 TMS320LF2407 I/O 选通信号 STRB 发生在第一个机器周期有效 之后并持续一个机器周期以上，RD 和 WEW效时数据有效。对于 TMS320VC5402 I/O 设备选通信号 IOSTRB 的低电平有效发生在延迟了半个机器周期的上升沿到下一个机器周期的 上升沿，持续一个机器周期，数据有效发生在第二个机器周

8、期内。R/W 读写信号在输入周期内一直保持为“1”，在输出周期一直保持为“ 0”，仅起到控制数据流的方向作用。以上分析期，则每次 I/O 操作均延长一个机器周期，即需要三个机器周期完成I/O 操作（等待周期时序从略）。3 CAN 控制器与 DSP 的接口设计方法从以上分析可分看到，TMS320 系列 DSP 没有提供与 SJA1000 CAN 控制器的直接接口 信号，以 SJA1000 的 INTEL 方式为例，为了使 TMS320 系列 DSP 满足 SJA1000 的接口信号 要求，可以从以下几点进行设计。3.1 地址数据复用线的设计将 DSP 的数据线 D0D7 作为 CAN 的地址/数

9、据复用线，用 DSP 的数据线去选择 CAN 的内部端口和传送数据。3.2 地址有效信号 ALE 的产生对于 TMS320LF2407 用地址线 A0、写选通信号 WF 和端口选通信号 STRB 勺逻辑组合 产生DSP 的 ALE 信号，对于 TMS320VC5402 则用地址线 A0、I/O 端口选通信号 IOSTRB 的 逻辑组合有内部的硬件乘法器，这些都有 DSP 提供了广阔的应用空间。产生 ALE 信号。3.3 读写信号的产生对于 TMS320LF2407 用读信号和 A0 的逻辑组合产生 SJA1000 的读选通信号，用写 信号和A0 的逻辑组合产生 SJA1000 的写选通信号。对

10、于 TMS320VC5402 则用 A0 IOSTRB 和 R/W 的逻辑组合产生 SJA1000 的读和写选通信号。逻辑关系如表 2 所示。表 2 TMS320LF2407 和 TMS320VC5402 与 SJA1000 接 口逻辑TMS320LF2407TMS320VC5402SJA1000A0STRBR/WWEA0IOSTREI R/WALEWERD100X100111000000000100110010103.4 片选信号的产生用 DSP 的 I/O 空间选通信号 IS 和高位地址的译码信号的逻辑组合产生CAN 的片选CS从以上设计思想可以看到，这种方法是将DSP 的数据线改为适应 CAN 控制器的数据地址线。为此将 DSP 的 A0 作为地址数据选择线。A0=1 时，地址有效；A0=0 时，数据有效。即用奇数地址选择端口，用偶数地址传送数据。同时，通过信号的逻辑组合，在地 址有效期间不产生读写信号，而是产生满足CAN 的地址有效信号 ALE；在数据有效期间产生满足 CAN 的读和写逻辑信号时序。4 CAN 与 DSP 的接口电路以 TMS320VC5402 SJA1000 芯片为例设计的接口电路如图7 所示。图中，用一片GAL16V8B 乍为接口逻辑转换电路。为突出接口电路，其它部分从略。用FM 书写的设计