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嵌入式领域的 CAN-bus 主控节点开发

嵌入式领域的 CAN-bus 主控节点开发. V1.00 2006 年 5 月. 目录. 嵌入式系统介绍 建立 ARM7 平台的 CAN-bus 主控节点 建立 X86 平台的 iCAN 网络. 嵌入式系统定义. 什么样的系统才能构算得上是嵌入式系统呢？目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。下面给出两种比较合理的定义： 嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

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嵌入式领域的 CAN-bus 主控节点开发

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  1. 嵌入式领域的CAN-bus主控节点开发 V1.002006年5月

  2. 目录 • 嵌入式系统介绍 • 建立ARM7平台的CAN-bus主控节点 • 建立X86平台的iCAN网络

  3. 嵌入式系统定义 • 什么样的系统才能构算得上是嵌入式系统呢？目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。下面给出两种比较合理的定义： • 嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 • 嵌入式系统：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。

  4. 嵌入式系统的组成 • 嵌入式系统必须借助硬件控制器运行嵌入式软件来完成相应的功能 。 • 嵌入式处理器往往会根据不同的应用场合设计，有的注重功耗、体积，有的注重数据的处理速度，有的注重价格。目前使用得较多的嵌入式处理器有Am186/188、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM、XScale等。 • 嵌入式操作系统是嵌入式系统的灵魂，和嵌入式处理器一样，嵌入式操作系统也要更具不同的场合选择。像在娱乐，便携设备上，通常采用功能齐全，人机界面华丽易用的嵌入式系统，例如WinCE、uCLiunx等非实时的系统。而在工业场合，对实时性能要求高的场合而对人机要求不高，则可选用uC/OS-II、VxWorks、eCos等实时性能高的系统。

  5. 建立ARM7平台的CAN-bus主控节点 • 嵌入式ARM-CAN节点的硬件构成 • LPC2xxx系列ARM7处理器是基于ARM7TDMI-S内核的工业级嵌入式处理器，具有低功耗、体积小、资源丰富、抗干扰能力强的特点，目前已经应用在电力、医疗、煤矿、冶金等对可靠性具有严格要求的行业中。 • LPC2000系列中的LPC2x9x芯片除具有LPC2000系列的全部特性外，还内嵌有PHILIPS公司的FullCAN控制器。LPC2x9x系列芯片一经推出，就受到了CAN-bus应用行业的青睐。

  6. 建立ARM7平台的CAN-bus主控节点 • 现有的EasyARM2100、EasyARM2200、SmartARM2200、MagicARM2200开发板都可以作为现成的ARM-CAN开发平台使用。 • 开发板上处理器更改为集成FullCAN控制器的LPC229x处理器（LPC2290，LPC2292或LPC2294）。 • 配合EasyARM系列、MagicARM系列开发板，使用CANInterFace收发器接口板，构成CAN-bus节点。

  7. CAN-bus应用层软件的设计方法 • 嵌入式ARM-CAN节点一般会选用实时高效的uC/OS-II嵌入式实时操作系统为软件平台。 • 由于LPC2200系列ARM7芯片资源丰富，功能强大，适合实现一个CAN-bus网络的主控节点。

  8. 按协议封装CAN帧 • 在iCAN网络中，主控节点在网络中属于管理节点。首先要做的就是iCAN协议解析工作和打包工作。 CAN帧封装成iCAN报文

  9. 功能码的解析 • iCAN协议就是各种命令规范的集合体，每种功能码都有自己特定的数据组织结构。 功能码与处理函数结构 typedef struct tagCmdInx { uint8 nCmd； void （*pFuc）（…）； }CmdInx；

  10. CAN-bus网络的连接管理机制是系统核心部分，将主导CAN-bus网络的效率，以及主站的性能。 着网络需求的变更，主站管理的从站节点随时可以更改或者删减，所以，能够快速修改主节点的管理程序尤为重要。 管理从站节点的方式

  11. 从站节点的构造 • 构造从站的数据结构体

  12. 通信流程 • iCAN协议是一个面向连接的协议，任何节点在通信前必须建立连接。。建立连接后，主站可以对从站进行操作，在整个通信过程中，主站必须维持与从站的连接，否则从站自动进行连接超时处理从而自动放弃该连接。

  13. iCAN协议的用户接口 • iCAN协议要在使用上简单方便，用户接口的设计尤其重要。

  14. 建立X86平台的iCAN网络 • X86平台一般是指通用PC或嵌入式行业专用PC，包括工业电脑、PC104工控机。 • 将通用PC作为CAN-bus网络的主控节点，这也是比较常见的控制系统。例如，在工程机械中，一般采用高可靠性的PC104工控机，具有良好的防震、抗颠簸及散热能力，人机接口采用10.4‘’触摸式TFT LCD显示器，并提供键盘控制，用于实时反映系统工作状况，并在危险工况时提示操作人员；在电力通讯网络中，则采用高性能的PC服务器，通过同CAN-bus总线和EtherNet网络构成的电力通讯/调度网络，对电力开关设备、调度终端RTU、测控模块进行全面的数据管理、远程控制。

  15. 建立X86平台的iCAN网络 • 在X86平台上运行的操作系统有DOS、Win98、Win2000、WinXP、Linux、VxWorks、WinCE、QNX等。其中，Windows系统是最常见的操作系统。 • 常用开发环境有高级编程语言(VC、VB、DELPHI、C++Builder)、组态软件、专用软件工具等。

  16. 建立X86平台的iCAN网络 • 以Windows操作系统为例，简单介绍在X86平台开发iCAN网络的一些常用方式： • DLL动态库 ：采用DLL动态编制一个具体的项目程序，这是一种常用的方法，占用较少的PC系统资源，但可以获得良好的运行性能，也能够很方便地实现各种不同的应用需求。 • 组态方式 ：利用组态软件中编制现场总线CAN-bus网络应用程序的方法大同小异，主流方法是采用标准的OPC接口软件。 • 工具软件 ：使用一些专业的工具软件，也可以快速实现基于CAN-bus总线的实际应用网络，比如虚拟串口VCOM软件。

  17. 谢谢！

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