CAN总线控制器与DSP的接口

摘要：讨论了CAN总线控制器与DSP之间的接口，介绍了流行的CAN控制器芯片SJA1000和TMS320系列DSP芯片的接口时序，并给出了它们的接口方法和电路。

关键词：CAN控制器 DSP 时序 接口电路

现场总线是一种开放式、数字化、多点通信的控制系统局域网络，是当今自动化领域中最具有应用前景的技术之一。CAN总线是现场总线中的应用热点，CAN总线支持分布式控制和适时控制的串行通信网络。由于CAN总线具有通信速率高、开放性好、报文短、纠错能力强以及控制简单、扩展能力强、系统成本低等特点，越来越受到人们的关注。基于CAN总线的CAN控制器具有完成CAN总线通信协议所要求的全部必要功能，因此CAN控制器与其它微处理器的接口成为设计CAN总线系统的首要工作。当前已有一些微处理器将CAN控制器嵌入到系统之中，成为在片的策处理器，例如，P8XC592（其内核即为80C51的CPU），MCS96系列中的87C196CA、87C196CB，TMS320系列中的在片CAN微控制器TMS320LF2407、TMS320F2810/F2812，但是仍有大量人们比较熟悉的微处理器并不带有CAN控制器。本文讨论这些微处理器与CAN控制器的接口问题，重点介绍CAN控制器与TMS320系列DSP的接口方法和接口电路。

1 CAN控制器接口信号和时序

CAN控制器（以PCX82C200或SJA1000为例）提供的微处理器的接口信号主要有AD0～AD7共8根地址数据线和ALE、CS、RD、WR、RST、MODE、RESET和INT，控制器的数据和地址分时复用线，其中MODE为接口方式选择信号，可选用INTEL方式或MODTOROLA方式。不同方式下引脚定义如表1，接口时序如图1和图2所示。

表1 SJA1000引脚定义

从引脚定义和时序关系可知CAN控制器提供了与INTEL方式和MOTOROLA方式的直接接口信号，其中INTEL方式对于目前流行的51/96系列单片机来说提供了方便快捷的直接接口设计。

2 DSP的接口信号和时序

DSP芯片以TI公司生产TSM320系列产品为国内的主流产品，TSM320系列产品至今已经历了若干代，有'C1X'、'C2X、'C2XX、'C5X、'C54X、'C62X等定点DSP，有'C3X、'C4X、'C67X等浮点DSP和'C8X多处理器DSP。DSP采用了先进的哈佛结构，内部采用多总线结构和流水线的工作方式，从而大大地提高了系统的运行速度和数字信号处理能力，DSP的指令执行时间在ns数量级，内部程序和数据存储器目前已达几十K字，并带有内部的硬件乘法器，这些都有DSP提供了广阔的应用空间。

DSP芯片的片外引脚一般采用地址线和数据分离的设计方法，不再使用地址数据分时复用线，也没有ALE地址有效信号，这样就给CAN控制器与DSP的接口带来一定困难，且不同的DSP芯片外部引脚和时序也略有区别。要设计CAN控制器与DSP的接口，首先必须讨论一下DSP的时序，下面以DSP中较流行的TMS320LF2407和TMS320VC5402为例进行讨论。

2.1 TMS320LF2407 DSP的I/O时序

DSP的存储器分为三个空间：程序存储器空间、数据存储器空间和I/O空间。I/O空间有专用的输入指令PORIR和输出指令PORTW以及专用的I/O空间选择信号IS，TMS320LF2407的I/O信号与存储器操作信号复用，它们是存储器和I/O设备选通信号STBR、写选通信号WR、读选通信号RD和读写信号R/W，TMS320LF2407的I/O时序如图3和图4所示。

2.2 TMS320VC5402 DSP的I/O时序

TMS320VC5402与TMS320LF2407一样，用IS作为I/O空间选择信号，不同的地方是I/O空间有专用的I/O设备选通信号IOSTRB和通用的读写信号R/W，而不设读选通信号RD和写选通信号WR，其时序如图5和图6所示。

2.3 DSP的I/O时序分析

I/O的输入或输出工作周期一般在两个机器周期内完成，在此期间，IS信号和地址总线一直保持有效。对于TMS320LF2407，I/O选通信号STRB发生在第一个机器周期有效之后并持续一个机器周期以上，RD和WE有效时数据有效。对于TMS320VC5402，I/O设备选通信号IOSTRB的低电平有效发生在延迟了半个机器周期的上升沿到下一个机器周期的上升沿，持续一个机器周期，数据有效发生在第二个机器周期内。R/W读写信号在输入周期内一直保持为"1"，在输出周期一直保持为"0"，仅起到控制数据流的方向作用。以上分析期，则每次I/O操作均延长一个机器周期，即需要三个机器周期完成I/O操作（等待周期时序从略）。