引言

can（controller area network）[3]总线又称控制局域网络，最早由德国bosch公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。can已被公认为几种最有前途的现场总线之一。其总线规范已被iso国际标准组织制订为国际标准。can的主要优点：1、为多主工作方式，可以很方便地构成多机备份系统；2、可以点对点、点对多点及广播方式收发数据，通信速率最高可达1mb/s（此时通信距离最长为40m），实际节点数可达100个，直接通信距离最远可达10km（速率在5kb/s以下）；3、can网络上的节点可分为不同的优先级，以满足不同的实时要求；4、采用非破坏性仲裁技术，能够有效地避免总线冲突；5用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个（短帧传输时间短、受干扰概率小、重发时间短，每帧信息都有crc校验及其他检错措施，可保证数据的低出错率；6、通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活地；7、总线节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。

基于can总线的智能节点的设计有经典的电路，本文介绍一种新的思路，可应用煤矿等场合。

1 系统概述

如图1所示，本系统由单片机、隔离器、can控制器和外扩的ram组成，其中，单片机选择atmel公司推出的t89c51cc01[4]，它是一种功能强大的8位微控制器，自带can控制器和32kb flash存储器的8位微处理器，与8051系列单片机兼容，静态时钟模式；其周期时间为300ns，内有32kb闪速程序存储器，可在系统编程（isp），包括有2kb闪速引导存储器，2kb eeprom和1.2kb ram；可控制15个can通道，这些通道可编程用于接收、发送或接收缓冲器，可为网络节点提供硬件支持，并且内部还有a/d转换和pwm发生器等其他功能。

at89c51cc01输出的信号不能与物理总线直接相连，必须使用can总线收发器，因此外接了基于can总线协议的总线收发器pca82c250，选择了经典的控制电路，pca82c250是can控制器与总线之间的物理接口，可以提供对总线的差动发送和接收功能，针对canl和canh的两种输出状态，总线具有两种不同的电平，这两种电平可以差分输入，接收端呈现显性或隐性两种状态。同时，使用pca82c250可以增长通信距离，提高系统的瞬间抗干扰能力。

由于现场情况十分复杂，各节点之间存在很高的共模电压，虽然can接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过can驱动器的极限接收电压时，can驱动器就无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备，因此，为了适应强干扰环境或是高的性能要求，必须对can总线各通信节点实行电气隔离。

传统的can总线隔离方法是光耦合器技术，使用光束来隔离和保护检测电路，以及在高压和低压电气环境之间提供一个安全接口。目前一般使用6n137光电隔离器件。以toshiba公司的6n137为例，其工作电压为5v，最高速率10mbps，工作温度一般为0－70℃，隔离电压为2500v（有效值），并且以dip8型封装，每个芯片仅提供一个隔离通道，这些性能已经限制了6n137在更高要求的环境中应用，因此本系统采用了adi公司推出的新型双通道数字隔离器adum1201。adum1201有诸多优于光电隔离器件性能的地方，可满足can总线的要求。

虽然at89c51cc01内部有1kb的eram可用来存储程序，但是为了保证数据存储具有足够大的空间，设计中外扩了128字节的ram，即61c1024，具体电路连接如图2所示。

pca82c250将接收到的所有总线上传输的帧，通过电流和电压隔离，传送到t89c51cc01的can模块，can模块比较接收码寄存器和帧的id码，相等的则接收，并引发一个接收中断，在接收中断的处理中，at89c51cc01读取can模块接收缓冲区中的数据，将其传送到61c1024的双口ram中，最后，pc通过pci总线定时读取61c1024双口ram中的数据。

另外，这里用到的单片机at89c51cc01也可用at89c51cc03[5]来代替，两者的比较如表1所列。

2 adum1201

adum1201是adi公司推出的新产品。它采用的icoupler技术是基于芯片尺寸的变压器，而不是基于光电耦合器所采用的led与光电二极管的组合。这种技术由于取消了光电耦合器中的光电转换过程，并且采用了icoupler变压器专利技术集成变压器驱动和接收电路