专利名称：基于双口ram的控制器局域网(can)通信卡的制作方法
技术领域：
一种基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡，涉及到现场总线CAN网络通信领域，尤其涉及到现场总线CAN网络通信的通信卡技术。
本实用新型所提出的基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡，含有包含CAN通信芯片和CAN总线驱动器，并与CAN总线相连的CAN控制器单元，其特征在于，所述通信卡含有一个与所述CAN控制器单元相连的通信卡CPU，和一个同时与节点控制器CPU和所述通信卡CPU相连的双口RAM。
所述通信卡CPU的型号为P89C52RD2，所述双口RAM的型号为IDT7130，所述CAN通信芯片的型号为SJA1000，所述通信卡CPU的数据端分别与所述双口RAM和所述CAN通信芯片的数据端相连，所述通信卡CPU的复用为数据端的地址端通过一个地址锁存器U6与所述双口RAM的地址低8位相连，所述通信卡CPU的复用为数据端的地址端与所述CAN通信芯片的复用为数据端的地址端相连，所述通信卡CPU的控制端与所述双口RAM和所述CAN通信芯片的控制端相连。
在所述通信卡CPU的地址端连接一个地址宣称电路，它含有一个地址锁存器U7及与U7上的各个地址状态控制线相连的控制开关W6，以及连接在U7与W6之间的状态控制线上的上拉电阻RJ2。
所述双口RAM控制端的BUSYR状态输出端通过一个反门U5A与一个D触发器U4A的输入端相连，该D触发器U4A的输出端与所述通信卡CPU的状态查询端P1.7相连。
所述CAN总线驱动器的型号为82C250。
试验证明，使用基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡，达到了预期的目的。
图1所示，通信卡主要含有通信卡CPU、双口RAM和CAN控制器单元。
图2所示，CAN控制器单元主要含有SJA1000型CAN通信芯片U9和82C250型总线驱动器U13，其中U13的串行信号输出端RD连接到通过一个光电耦合器U10的输入端，而该光电耦合器的输出端与CAN通信芯片的串行信号输入端RXO相连；CAN通信芯片的串行信号输出端TXO连接到一个光电耦合器U12的输入端，该光电耦合器的输出端与总线驱动器U13的串行信号输入端TD相连。上述观点耦合器的型号均为6N137。通过光电耦合器U10和U12，对CAN的接收和发送信号进行隔离，从而防止外部干扰经过总线驱动器引入到CAN通信芯片中。光耦U10、U12、CAN通信芯片的电源与通信卡CPU电源需要隔离，防止总线上的干扰对CAN通信芯片等器体的电源幅值产生影响。隔离电源通过一个5V/5V的DCP0105型DC/DC转换器实现，DC/DC转换器将一个输入5V的电压以5V输出，但输出与输入不共地，这样当外界干扰对输出产生影响时不会对输入产生影响。瞬态抑制二极管D1用于抑制总线上瞬态高电压的干扰。CAN1H和CAN1L之间通过跳线连接终端电阻，可以方便地实现CAN总线终端电阻位置的配置。通信卡与CAN总线采用DB9九针连接器相连。
如图2和图3所示，CAN通信芯片的数据端和地址端复用一个端口AD0～AD7，与通信卡CPU的P0口相连，该通信卡CPU的P0口也复用为数据端和地址端。
双口RAM左边的数据线、地址线和控制线通过一个40芯插座ESQ-132-12-G-D(40)与节点控制器CPU相连，从而实现节点控制器CPU与CAN通信卡之间的数据交换。双口RAM右边的数据端I/00R～I/07R直接与通信卡CPU的数据端P0相连，其地址端低8位A0R～A7R通过一个地址锁存器U6与通信卡CPU的地址端P0相连，其地址端A8R、A9R直接与通信卡CPU的P2.0和P2.1相连；双口RAM的BUSYR与反门74HCT05相连，将BUSYR的下降沿变为上升沿，然后连接一个D触发器74HCT74锁存为电平信号，D触发器74HCT74的输出端与通信卡CPU的的P1.7相连，通信卡CPU通过查询P1.7的电平判断BUSYR的状态。
通信卡CPU的型号为P89C52RD2，其P0口复用为地址端和数据端与双口RAM的地址低8位和数据端相连，并与CAN通信芯片的复用为地址端和数据端的端口相连。P2作为地址的高8位与双口RAM相应的管脚相连。P1口用于控制，其中P1.0、P1.2、P1.3、P1.4用于驱动4个指示灯LED1～LED4，分别指示为发送CAN，接收CAN，通信卡写双口RAM和通信卡读双口RAM；P1.5用于看门狗U2的控制，U2的型号为DS1232，其STORB与单片机的P1.5相连，为其提供脉冲，在通信卡CPU死机时，U2在预先设置的一段时间内检测不到STORB的电平变化，从而会对通信卡CPU等芯片产生复位信号。P3口采用其第二功能，外部中断P3.2接CAN通信芯片的中断输出。U3为一片选芯片，型号为74HCT138，为各个需要寻址的芯片提供地址分配。通信卡CPU的XTAL1和XTAL2端接晶振电路。
通信卡CPU的地址端P0连接一个地址宣称电路，由U7地址锁存器74HCT244、开关W6、上拉电阻RJ2组成。通过改变W6的状态即可使通信卡适用于不同地址的节点，从而增强通信卡的通用性。
如图4所示，当需要对CAN通信卡进行在系统编程时，将一个RS-232串口接口芯片(型号为MAX232)的两端分别连接通信卡CPU的串口和一个PC机的串口；由于通信卡CPU芯片P89C52RD2的在系统编程状态与正常运行状态的引脚电平状态不同，因此设置一双刀双掷开关与P89C52RD2的PSEN和ALE连接，当开关位于上端时，PSEN＝5V，ALE接正常状态；当开关位于下端时，PSEN接低电平，ALE悬空，此时单片机进入在系统编程运行状态，用户就可以在PC机上通过专门的软件对CAN通信的程序进行升级。
本实用新型中由于将CAN通讯系统从每个节点的控制系统中独立出来，即符合模块化设计的思想，又可以简化通讯系统的设计，各个节点控制器CPU和各自的CAN通信卡之间通过双口RAM进行数据交换。由于双口RAM允许两个CPU同时异步地对之进行操作，所以它很适合用于两个CPU之间的数据交换。双口RAM的数据交换形式比一般所使用的并口通信的数据交换形式速度更快，可靠性更高。一般来说，控制器设计的硬件设计和软件设计度需要不断的改进，尤其是软件部分，由于灵活性较大，较容易出错。而且，随着形势的发展，CAN通信系统的相关协议可能会发生变化，所以CAN通信系统具有在系统或在应用编程的能力就非常必要。利用本实用新型的技术，用户在简单的说明书指导下就可以独立地进行CAN通信系统的软件升级，而不需要专业技术人员亲自到现场，节约了人力和物力。该通信卡具有广泛的通用性，尤其适用于汽车领域的车载网络系统。
权利要求1.基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡，含有包含CAN通信芯片和CAN总线驱动器，并与CAN总线相连的CAN控制器单元，其特征在于，所述通信卡含有一个与所述CAN控制器单元相连的通信卡CPU，和一个同时与节点控制器CPU和所述通信卡CPU相连的双口RAM。
2.如权利要求1所述的基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡，其特征在于，所述通信卡CPU的型号为P89C52RD2，所述双口RAM的型号为IDT7130，所述CAN通信芯片的型号为SJA1000，所述通信卡CPU的数据端分别与所述双口RAM和所述CAN通信芯片的数据端相连，所述通信卡CPU的复用为数据端的地址端通过一个地址锁存器U6与所述双口RAM的地址低8位相连，所述通信卡CPU的复用为数据端的地址端与所述CAN通信芯片的复用为数据端的地址端相连，所述通信卡CPU的控制端与所述双口RAM和所述CAN通信芯片的控制端相连。
3.如权利要求1或2所述的基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡，其特征在于，在所述通信卡CPU的地址端连接一个地址宣称电路，它含有一个地址锁存器U7及与U7上的各个地址状态控制线相连的控制开关W6，以及连接在U7与W6之间的状态控制线上的上拉电阻RJ2。
4.如权利要求1或2所述的基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡，其特征在于，所述双口RAM控制端的BUSYR状态输出端通过一个反门U5A与一个D触发器U4A的输入端相连，所述D触发器U4A的输出端与所述通信卡CPU的状态查询端P1.7相连。
5.如权利要求1所述的基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡，其特征在于，所述CAN总线驱动器的型号为82C250。
专利摘要一种基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡，涉及到现场总线CAN网络通信领域，尤其涉及到现场总线CAN网络通信的通信卡技术。它含有包含CAN通信芯片和CAN总线驱动器，并与CAN总线相连的CAN控制器单元，其特征在于，它含有一个与所述CAN控制器单元相连的通信卡CPU，和一个同时与节点控制器CPU和所述通信卡CPU相连的双口RAM。该通信卡独立的采用一个CPU专门用于CAN通信，减少了节点控制器的运行负担，实现了节点控制器与通信卡之间高速、可靠的数据交换，且能够方便的实现在系统编程。该通信卡具有广泛的通用性，尤其适用于汽车领域的车载网络系统。
文档编号H04L12/02GK2598268SQ0225717
公开日2004年1月7日 申请日期2002年9月29日 优先权日2002年9月29日
发明者田光宇, 朱元, 刘凌, 吴昊, 赵立安, 梁伟铭, 欧阳明高, 陈全世, 郭淑英, 汪伟, 高 申请人:清华大学, 株洲电力机车研究所