相信很多通信工程師都對CAN總線技術有過一定的了解。為引入CAN總線技術以實現運動控制系統的網絡化。提出了基于LPC2294的CAN總線主節點的硬件及軟件設計方案。硬件采用基于ARM7內核的微控制 器LPC2294,使用CTM1050T作為CAN收發器，設計了帶有CAN總線以及以太網接口的硬件電路，并進行了SRAM、NORFLASH與NAND Flash的擴展。軟件采用μCLinux作為操作系統，并開發了CAN控制器的驅動 程序，實現了CAN總線的各種功能。通過制作樣機并進行實驗，驗證了這一方案的有效性。

CAN（Controller Area Network）即控制器局域網絡，是國際上應用最廣泛的現場總線之一，已經成為計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線。網絡化運動控制系統（Networked Motion  Control Systems）就是構建在控制器與電機驅動器之間，能夠實時、同步地傳送運動控制指令和接收運動狀態，并且控制閉環通過網絡連接的運動控制系統。為引入CAN總線技術以實現運動控制系統的網 絡化，筆者提出一種基于LPC2294的CAN總線主控制節點的硬件及軟件設計方案，具有高性能、高可靠及良好擴展性的特點，非常適用于運動控制系統。

1 總體設計

主節點采用ARM7內核的LPC2294微控制器，使用RTL8019AS作為以太網控制器，軟件上采用具有網絡功能強、性能穩定、移植性好的μCLi nux作為操作系統。基于CAN總線的運動控制系統，主要由1個主節 點（主控制器節點）、若干個從節點（電機控制節點）以及1臺計算機構成，主節點與從節點之間通過CAN總線進行通信，主節點與計算機之間則通過以太網進行通信，如圖1所示。

圖1 運動系統控制結構

主節點主要功能包括：1）通過CAN總線發送電機控制信息給從節點，并接收各從節點的反饋信息：2）通過以太網與計算機監控端進行通信，以實現遠程監控。

1.1 整體硬件設計

主節點整體硬件結構如圖2所示。

圖2 硬件結構

主節點采用的LPC2294基于ARM7TDMI內核的32位處理器，帶有256kB高速FLASH、16kB靜態RAM,內部集成4路CAN控制器，支持SRAM、FALSH擴展。由于LPC2294內部集成CAN,因此外部只需CAN收發器與之連 接。CAN收發器選用周立功的CTMl050T.CTM1050T是一款帶隔離的高速CAN收發器，主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉換為CAN總線的差分電平，并具有隔離功能（DC2500V）、ESD保護功能及TVS管防總線 過壓功能。LPC2294具有外部存儲器控制器（EMC），通過該部件可以擴展更多的FLASH和SRAM以及以太網、USB等外設。主節點采用RTL8019AS作為以太網控制器，分別使用MT45W4MW16、SST39VF1601、 K9F2G08UOA進行SRAM、NORFLASH、NANDFLASH的擴展。

1.2 軟件結構

主節點軟件結構如圖3所示，U-Boot作為BootLoader（啟動引導程序），負責初始化目標板硬件與引導操作系統。這里采用μCLinux作為嵌入式操作系統。μCLinux（microcontrol linux）即“微控制器領域 中的Linux系統”,主要是針對目標處理器沒有存儲管理單元（MMU）的嵌入式系統而設計的。它保留了Linux的大多數優點：穩定、良好的移植性、優秀的網絡功能、對各種文件系統完備的支持和標準豐富 的API.同時μCLinux包含大量的設備驅動程序，以及提供良好的驅動程序開發框架。驅動程序開發或配置主要包括CAN、以太網以及NANDFLASH3大部分。上層應用程序通過使用CAN接口函數、Socket接口 以及庫函數進行各種應用開發。整個系統的啟動過程是：U-Boot把μCLinux內核從NORFLASH中加載到SRAM中，然后啟動μCLinux,μCLinux初始化硬件及建立運行環境后，自動運行預設的應用程序。

圖3 軟件結構

2 硬件設計

2.1 LPC2294最小系統

LPC2294采用LQFP144封裝，最小系統需要模擬和數字3.3V電源以及核心電源1.8V.為了便于串口波特率的設置，外部接11.0592MHz晶振。P2.26（BOOT0）通過10kΩ電阻上拉，P2.27（BOOT1）接一跳線座，通 過跳線讓P2.27可選擇接高電平或低電平以選擇從內部FLASH或外部NORFLASH啟動。由CAT1025構成手動復位監控電路，提高了系統的可靠性。當SW按鍵按下時，CAT1025的2引腳輸出持續為大于150ms的低 電平，LPC2294復位。在CAT1025的2引腳通過10kΩ電阻上拉，防止產生錯誤的引腳輸出狀態，復位電路如圖4所示。

圖4 復位電路圖

2.2 SRAM和NORFLASH電路

為了運行μCLinux操作系統，必須擴展系統RAM與FLASH.LPC2294具有外部存儲器控制器（EMC），該部件可同時支持多達4個單獨配置的存儲器組。每個存儲器組都支持SRAM、ROM、Flash EPROM、Burst  ROM以及外部I/O設備。主節點外部存儲器地址分配情況如表1.

表1 主節點外部存儲器地址分配情況

主節點采用的SRAM和NORFLASH分別是MT45W4MW16、SST39VF1601.MT45W4MW16是一個16位、8MB容量的PSRAM.SST39VF1601是一個16位的CMOS多功能Flash MPF器件，儲存容量為2MB.其電路連接如圖5、圖 6所示。

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