遠(yuǎn)動系統(tǒng)RTU的CAN總線適配卡設(shè)計

摘    要： 本文結(jié)合一個具體的CAN總線工業(yè)控制系統(tǒng)，先分析了CAN卡的功能和體系結(jié)構(gòu)，接著分析了工控機(jī)的ISA總線和CAN卡的接口電路設(shè)計方法以及CAN總線的收發(fā)電路。給出了一個完整遠(yuǎn)動系統(tǒng)RTU的CAN總線適配卡的硬件電路設(shè)計方法。
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)動系統(tǒng)；RTU；工控機(jī)；CAN總線適配卡；接口電路

引言
遠(yuǎn)動系統(tǒng)是指控制設(shè)備遠(yuǎn)距離控制被控對象，以及兩者交換信息的一種控制系統(tǒng)。當(dāng)前的遠(yuǎn)動系統(tǒng)均是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，它是以計算機(jī)為核心，綜合利用計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)等以完成遙控、遙測、遙信、遙調(diào)的一種控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)動系統(tǒng)可分為三大部分：調(diào)度端、通道、遠(yuǎn)方終端單元(RTU)。 RTU主要是接受調(diào)度端的命令去控制現(xiàn)場的各個被控對象，以及對現(xiàn)場被控對象進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測并將數(shù)據(jù)送往調(diào)度端。圖1是一個基于CAN總線的RTU體系結(jié)構(gòu)圖。 本文要討論的是插在工控機(jī)ISA槽中的CAN適配卡的硬件設(shè)計技術(shù)。

CAN適配卡的功能和結(jié)構(gòu)
智能適配卡插在工控機(jī)的ISA擴(kuò)展槽中，它位于工控機(jī)和CAN總線節(jié)點(diǎn)之間，本身也是CAN總線系統(tǒng)的一個節(jié)點(diǎn)機(jī)(主節(jié)點(diǎn))。主要功能是接收工控機(jī)的命令，下發(fā)給下位CAN總線節(jié)點(diǎn)機(jī)(RTU的各個功能模塊)，并從下位CAN節(jié)點(diǎn)機(jī)接收現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送給工控機(jī)。適配卡的結(jié)構(gòu)見圖2所示。

工控機(jī)的ISA總線和CAN適配卡的接口電路設(shè)計
要實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和CAN控制器之間的數(shù)據(jù)傳送，必須在PC機(jī)和適配卡上的MPU之間建立起雙向的數(shù)據(jù)交換通道。通過ISA總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)與主機(jī)之間交換數(shù)據(jù)有以下兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是靜態(tài)數(shù)據(jù)傳送。采用并行接口器件8255等，或鎖存器如74LS373等構(gòu)成一字節(jié)深度的FIFO。這種方法較為簡單，但一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，只適應(yīng)數(shù)據(jù)量小、速度要求不高的場合；二是共用單片機(jī)系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)存儲器。此時可直接采用集成雙端口RAM或通用RAM，加上一些控制邏輯組成雙口RAM電路。本設(shè)計選擇后者。
目前市場上常見的雙口RAM有IDT公司和Cypress公司的產(chǎn)品，本卡選用2K