引言
can匯流排以其開發維護成本低、匯流排利用率高、傳輸距離遠(最遠可達10 km)、傳輸速率高(最高可達1 mbps)使使用者能組建穩定、高效的現場匯流排網路。can匯流排已被廣泛應用到各個自動化控制系統中，例如汽車電子、自動控制、智慧型大廈、電力系統、安防監控等領域。隨著can匯流排網路區域的擴大，2個節點之間的直接資料傳輸將難以滿足遠距離通訊要求。can中繼器是延長can匯流排通訊距離的中轉站，其通訊效率和通訊可靠性直接影響can匯流排的通訊能力。傳統的基於單mcu的can中繼器難以滿足大量資料的中轉要求，本文基於雙mcu設計高效能的can匯流排中繼器。
1、系統總體設計
cy7c136是2 kb高速cmos靜態ram。同一片ram上有2組資料線和2組位址線，對每個埠的控制是相互獨立的，可分別在儲存器的任意位置訪問資料。
雙口ram作為2個mcu的共享資源，乙個埠與mcul相連，另乙個埠與mcu2相連。從sjalooocan匯流排介面1接收來的資料送入雙口ram，這些資料被mcu2取走並送到sjal000 can匯流排介面2上；從sjal000 can匯流排介面2接收來的資料也送入雙口ram，並被mcul取走送到sjal000 can匯流排介面1上。由於mcu的位址匯流排和資料匯流排是復用的，因此採用鎖存器進行位址鎖存，硬體總體結構如圖1所示。
2、硬體電路實現
電路中使用的2片mcu為8051系列微控制器at89c52，成本低、開發周期短、易於實現、可靠性高。mcul與mcu2之間通過p1口的p1．5、p1．6、p1．7進行聯絡與應答，保證系統儲存空間訪問的安全性。
2.1 mcu主控制電路
mcul(at89c52片1)連線的外圍裝置有雙口ram和can匯流排控制器。為了防止位址衝突，採用74ls138解碼器進行位址解碼。at89c52的po為位址／資料復用口，採用74hc573作為位址鎖存器。由於mcul和mcu2電路原理相同，本文只介紹mcul控制電路。mcul電路原理如圖2所示。
2.2 雙口ram介面電路
雙口ram電路介面如圖3所示。雙口ram晶元cy7c136作為2個mcu資料的中轉站，分別與2個mcu的相應引腳相連。其中cy7c136引腳i／o0l～1／o7l與第1片at89c52(mcul)的po相連，引腳i／oor～i／o7r與第2片at89c52(mcu2)相連。yoaout為mcu1讀寫雙口ram的片選訊號，y1aout為mcu2讀寫雙口ram的片選訊號，並將mcu的讀寫控制訊號線與雙口ram的相應讀寫控制訊號線相連。
2.3 can匯流排控制器介面電路
can匯流排控制器採用sjal000。74lsl38解碼器的yo引腳輸出作為sjal000的片選訊號。中斷引腳連線mcul的into，作為處理can接收中斷的觸發訊號。電路原理如圖4所示。
3、軟體設計實現
3.1 儲存空間分配思想
為使雙口ram實現最高效率的應用，將2 kb的儲存空間設計成2個1 kb大小的環形佇列形式，每乙個環形佇列的結構如圖5所示(圖中陰影部分為存有資料的區域，非陰影區域為空閒區域)。
3.2 程式控制流程
中繼器只是中轉來自匯流排上的資料，而這些資料是隨機的，因此接收採用中斷的方式。某一時刻只要sjal000成功接收一幀資料，就會向負責本埠的mcu申請中斷，進行資料接收，並將資料送入環形佇列queue。
當環形佇列中有待傳送的資料時，程式的處理流程如圖6所示(其中，tail和bead分別為環形佇列的尾指標和頭指標)。mcu首先獲取對方環形佇列中的資訊，主要是檢視環形佇列資訊是否為空，如果為空則不對其操作。如果不為空，則佇列中有待傳送的資訊，於是啟動一次資訊傳送。如果傳送成功，則通過聯絡訊號通知對方修改環形佇列指標。
4、測試
對基於雙口ram的雙mcu中繼器進行壓力測試(高資料負載率下測試)。短距離內向2個can口載入10 000幀資料，測試中繼器成功中轉情況，其結果如表1所列(錶身資料為成功中轉幀數)。根據can匯流排規定，其平均負載率不超過65％，傳統的單mcu can中繼器平均負載率很難達到60％。從表1可以看出，引入雙mcu後can中繼器的效能大大提高，能在負載率超過60％的情況下穩定工作。環形佇列queue溢位的情況可以通過增加雙口ram的大小來解決。
結語
採用雙mcu配合雙口ram設計can匯流排中繼器，解決了單mcu無法快速處理can匯流排負載過重的問題，使其效能和效率得到了很大提高，為can中繼器在工程領域的優化設計提供了良好的技術平台和解決方案。 **自中華電子網）
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