淺談Small RTOS51 下CAN總線數(shù)據(jù)收發(fā)實(shí)現(xiàn)

　　現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題。由于現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，因而受到了許多標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體和計(jì)算機(jī)廠商的高度重視?，F(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）是20世紀(jì)80年代末、90年代初國(guó)際上發(fā)展形成的，用于 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

　　過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個(gè)基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開(kāi)放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項(xiàng)以智能傳感、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并將導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革。國(guó)際上許多實(shí)力、有影響的公司都先后在不同程度上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。德國(guó)Bosch公司的CAN（1Mbit/s）是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一，也是Controller Area Network 的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。它屬于現(xiàn)場(chǎng)總線范疇，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于其高性能、高可靠性、及獨(dú)特設(shè)計(jì)，CAN總線已成為目前國(guó)外最普及和實(shí)時(shí)性最高的現(xiàn)場(chǎng)總線。CAN總線在可靠性和實(shí)時(shí)性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于RS-485等工業(yè)現(xiàn)線CAN總線主要有下列特征：

　　1. 數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分電壓傳輸，兩條信號(hào)線"CAN_H"和" CAN_L".

　　2. 傳輸介質(zhì)可用雙絞線、同軸電纜或光纖，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。直接通信距離最大可達(dá)10km（速率小于5kbit/s），最高通信速率可達(dá)1Mbit/s（此時(shí)距離最長(zhǎng)為40m）。

　　3. 節(jié)點(diǎn)不分主從，節(jié)點(diǎn)任意時(shí)刻可向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，依據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問(wèn)，滿足不同的實(shí)時(shí)要求。

　　4. 采用非破壞性基于優(yōu)先權(quán)總線仲裁技術(shù)。

　　5. 采用短幀結(jié)構(gòu)，每幀為8bit,保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率低。

　　6. 可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播方式傳送接收數(shù)據(jù)。

　　7. 發(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯(cuò)而遭破壞的幀可自動(dòng)重發(fā)送。

　　2 Small RTOS51簡(jiǎn)介

　　Small RTOS51是一個(gè)用于8051系列單片機(jī)的多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。8051系列單片機(jī)一般只有很少的ROM和RAM資源，如P89C51只有4KB Flash和128字節(jié)RAM.單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱為單片機(jī)，又稱為微型控制器，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支。單片機(jī)是70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種大規(guī)模集成電路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片的器件。80年代以來(lái)，單片機(jī)發(fā)展迅速，各類新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多高性能新型機(jī)種，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動(dòng)化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。一般的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)如RTX Tiny 雖然小，但是任務(wù)沒(méi)有優(yōu)先級(jí)和中斷管理，也無(wú)源代碼，而uc/os-II規(guī)模太大，需要大量外部RAM.基于此，Small RTOS51是專為51 單片機(jī)編寫(xiě)嵌入式操作系統(tǒng)，它使用了RTX51 Tiny 的堆棧管理機(jī)制，并像uc/os-II一樣是搶占式的。

　　3 一個(gè)典型的CAN節(jié)點(diǎn)

　　3.1.CAN總線接口的結(jié)構(gòu)

　　一個(gè)CAN總線接口有3 部分組成，如圖（a）所示，它們分別對(duì)應(yīng)于CAN總線的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。

　　最上層為微控制器，主要負(fù)責(zé)上層應(yīng)用以及系統(tǒng)控制，包括CAN協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)設(shè)備的工作。（本設(shè)計(jì)采用的MCU是8051）

　　中間層為CAN控制器，CAN控制器負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)幀，完成數(shù)據(jù)的打包、解包，錯(cuò)誤界定，并提供報(bào)文緩沖和傳輸濾波。（本設(shè)計(jì)采用的CAN總線控制器是Philips公司生產(chǎn)SJA1000）

　　最底層為CAN收發(fā)器，主要是接口電平的轉(zhuǎn)換，接口電器特性的處理。（本設(shè)計(jì)采用82C250）

　?。╝）CAN接口結(jié)構(gòu)