基于PCA82C250与MCU间的直连通信网络设计

1、基于pca82c250与mcu间的直连通信网络设计 用于多机间数据通信的通信物理层接口是分布式测控系统数据分享的工作基础，传统的以为核心的分布式多机测控系统为简化通信物理层大多采纳环或rs-485/rs-422。 电流环形式因较rs-485/rs-422总线形式连线复杂等缘由已基本退出历史舞台。而rs-485总线接线形式较rs-422总线接线形式少了二极通信线且抗干扰能力增加，从而使接线形式更为容易、造价更低，因此，rs-485总线基本上独霸了以单片机为核心的分布式多机测控系统通信物理层的应用。但随着科技的进展，rs-485总线的总线效率低、系统实时性差、通讯牢靠性低、后期维护成本高、网络工程

2、调试复杂、传输距离不抱负、单总线可挂接节点少、应用不灵便等缺点渐渐地裸露出来，因此，迫切需要寻觅一种新型、容易有效的通信物理层接口芯片来替代rs-485总线物理层接口举行网络通信，这对提高多机互连的分布式测控系统的牢靠性具有重大意义。与其他现场总线相比，can部犹豫不决在通信能力、牢靠性、实时性、灵便性、易用性、传输距离和成本等方面有着显然的优势，成为控制等领域最有前途的现场总线之一。对于的物理层接口，现有大多是can总线物理层接口电路与can总线控制器衔接构成的can总线通信网络。经笔者的深化分析和实践证实：can总线物理层接口电路（符合iso11898标准）也可与单片机挺直衔接构成一个高牢

3、靠、低成本、容易有用、多机互连的分布式测控系统。2 can与rs-485物理层特性比较can总线在物理层个有专用接口电路，该类接口电路具有特色。can总线与rs-485总线物理层特性的相同点有：can总线与rs-485总线相比，can总线通信物理层接口电路（以pca82c250为例）具有如下优点：由此可见，采纳can总线的物理层专用接口电路替代rs-485总线接口电路形成一个混合模式的多机互连分布式测控系统的通信网络，可以克服rs-485总线的固有缺陷，充分利用can总线物理层的优势，能以容易的形式、较低的价格、较高的性能构造出极具竞争力的分布式测控系统。3 pca82c250简介彻低符合is

4、o11898国际标准的can总线物理层专用接口电路有多种，这里仅以can总线通用接口电路pca82c250为例对这类接口芯片作以解释。pca82c250的引脚图1所示。各功能引脚如下：pca82c250可以提供对总线数据的差动发送能力和对通信总线数据的差动接收能力。其引脚8较为特别，该引脚用于挑选电路自身的工作方式；高速、斜率控制和待机。该脚接地时，pca82c250工作于高速通信方式；接一个一定阻值的器后再接地，用于控制发送数据脉冲的升高和下降斜率（斜率正比于引脚8上的电流值），用以削减干扰；该脚接高电平常，电路进入低电流待机状态。在这种方式下，发送器被关闭，接收器转至低电流工作，但接收器仍

5、可对can总线上的“显性”位做出。假如pca82c250处于通信总线的网络终端，在总线上需要加一个120左右的匹配电阻。4 应用实例以atmal at89c55型单片机为例，at89c55与rs-485总线接口电路及at89c55与can总线物理层专用接口电路的对照衔接图2所示。由图2的对照中可以看出，pca82c250与at89c55的硬件衔接比max485与at89c55的硬件衔接还要容易，由于，pca82c250的通信过程无需接收与发送的硬件转换控制，仅由软件来控制接浮时，can总线表现为“隐性”位数值，即canh和canl为悬浮态（vcahncanlvcc/2，相当于关闭总线），这为具

6、有“休眠”功能的系统提供了网络平安保障；当txd端输入为低电平常，can总线表现为“显性”位数值（向总线传送有效数据位），即canh输出高（约3.5v，当vcc为5v时）、canl输出低电平（约1.5v,当vcc为5v时）。明显，在多主机条件下，“显性”位和“隐性”位的引入，可在总线上实现非破坏性总线仲裁，以裁决哪一个主设备应是下一个占有总线的设备。因为没实用到pca82c250参考电压的输出值，因此，pca82c250的5脚可悬空，而8脚所接的电阻rs用于控制can总线的输出脉冲的升高、下降沿的斜率，以降低总线的射频干扰。当rs上的电阻大于0.75cc时，pca82c250芯片进入低功耗待机

7、状态；当rs上的电压小于0.3vcc时，pca82c250进入高速通信状态；当rs上的电压处于0.4vcc至0.6vcc之间时，pca82c250进入can总线输出脉冲升高、下降沿的斜率控制通信状态，其斜率大小与rs上的电压成正比。图2中，二个通信系统的软件几乎相同。当采纳pca82c250的作为总线接口替代原有的max485时，在软件上所做的变更有：首先，可取消rs-485总线的通信方向控制命令部分，由于ca7402097n总线接口已不需要此功能；第二，rs-485总线在总线发送时，因为发送、接收控制端已衔接在一起，即自动关闭了总线数据接收功能，而can总线接口在总线数据发送的同时也在举行总

8、线数据的接收（can总线接口不提供通信接收、发送数据的分别控制功能），因此，在软件设计上对此应有所考虑。固然，这为多机通信系统中的总线数据矛盾的软件识别与仲裁提供了条件。当需要与通信网络之间的电气隔离时，可在mcu与can总线的物理层专用接口电路之间增强2个光电隔离器件（如6n137光电隔离电路），即可实现mcu与通信网络之间的电气隔离。5 结论经实际应用系统的检验证实，采纳can总线的物理层专用接口电路（如pca82c250等）替代rs-485总线专用接口电路来形成一个混合模式的多机互连的分布式测控系统的通信网络，可以很大程度上克服rs-485总线的固有缺陷，而且在软件上仅做少许修改，甚至不修改原有的rs-485总线的通信软件就能适应新的系统工作。须要时通过修改原有的rs-485总线的通信软件即可实现