CAN总线到1553B总线的网关设计

摘要：1553B和CAN总线已经得到广泛的应用，但是这两种总线标准在性能和造价上各有所长。作为一种折中的设计，在系统中的不同部分按照其需求分别采用不同总线的方案成为一种理想的选择。因此两种总线之间的网关设计成为一个重点，设计一种可行的CAN总线到1553B总线的网关，以满足实际应用系统的需求。

关键词：CAN总鼓

1553B总线　网关

中图分类号：TP273

文献标识码：

A

文章编号：1002-2422(2010)03-0035-02

1553B总线和CAN总线各有其长处。这使得在没有更好的总线标准的情况下，需要对这两种总线标准取长补短，即在一个系统中同时采用这两套总线：对于可靠性和实时性要求较高的核心部分采用1553B总线，对于其他部分采用CAN总线。尽管这是一种折中方案，但其兼顾了性能和造价两方面的要求，成为一种合适的系统设计方案。在这种设计中这两种总线之间的互通互联就需要通过特制的网关来完成。通过对这两种总线的分析，设计一种CAN到1553B总线的网关，能够较好满足系统实际需要。

11553B总线和CAN总线标准

1，11553B总线协议

1553B总线中使用的字分别为：命令字、数据字和状态字。这三种字的长度都为20位，由3部分组成：同步头(3位)、有效位(16位)和奇偶校验位(1位)。符合1553B协议规范的字定义如图1所示。

1553B总线上的信息是以消息的形式调制成曼彻斯特码进行传输的。1553B标准定义了10种消息传递格式，分为两组，为“一般信息传输格式”和“广播信息传输格式”。一般信息传输格式是以命令／响应的物理结构为基础的。在这种结构里，当远程终端接收所有的自由传输时，跟随它的是从远程终端传到总线控制器的状态字。这个“握手”的规则验证了远程终端对消息的接收。广播信息在同一时间会被发送到多个远程终端，终端会中止状态字的传输。为了使总线控制器能够决定远程终端是否可以接收消息，每个终端都必须建立一个存储序列以收集状态字，从而方便总线控制器可以按顺序接收状态字。

1，2CAN总线报文格式

CAN总线以报文的形式进行传输，每段报文包括一个起始位，唯一的标识符和在报文中描绘数据类型的RTR位。GAN2.0B总线规范中规定了两种帧格式：具有11位标识符的标准帧与具有29位标识符的扩展帧。CAN报文由4种不同类型的帧所表示和控制，分别为：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧，每种帧有其相应的帧格式。数据帧携带数据由发送器到接收器；远程帧通过总线单元发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧；错误帧由检测出总线错误的任何单元发送；过载帧用于提供当前和后续数据帧的附加延迟。其中最常见的是数据帧和远程帧，数据帧和远程帧都借助帧间空间与当前帧分开，图2给出了数据帧的格式。

CAN节点采用监听总线机制，来进行数据传送。CAN控制器不停地接收总线上的报文，由此完成对总线的监听。当CAN发送报文时，CAN节点发送完一份报文后，可在该节点的接收缓冲区找到该报文，该报文会被随后接收的数据覆盖。

1，3 1553B和CAN对比

(1)可靠性：1553B总线为单主机工作方式，支持多余度的总线结构，采用冗余备份的方式，具备一定的容错能力，在兼顾实时性的条件下，采用了合理的差错控制措施来保证数据传输的可靠性。CAN总线为多主机工作方式，采用CRC差错检验并提供错误处理功能来保证数据传输的可靠性。但是，由于CAN总线的数据传输采用的是无连接的数据报方式，这本身就不能保证系统有很高的可靠性。

(2)响应时间：1553B是一种查询网络，其响应时间较大，并随着节点数的增加而显著增加。CAN总线的网络拓扑结构为总线型，采用带仲裁介质访问办法，较好的解决了总线冲突问题，因此其响应时间小，并随着节点数的增加变化不大。

(3)造价：1553B总线最初设计主要用于军用系统，造成其与生俱来的造价高昂。而CAN总线作为车辆控制为出发点的协议，成本优势显而易见，尤其是在其得到大规模应用之后，在许多的DSP芯片中已经内置了CAN模块。

2CAN到1553B总线的网关

网关主要目的是为了完成数据在CAN总线和1553B总线不同协议间的相互转换。网关的DSP最小系统包括时钟电路、复位电路、JTAG仿真电路及存储器电路，采用由美国11公司TMS320LF2407A芯片。该芯片拥有内嵌16位CAN控制器，完全支持CAN2.0B协议。对CAN模块的访问分成控制／状态寄存器的访问和邮箱的RAM访问。1553B总线驱动部分采用HOLT公司的HI-1567PSI收发器和PM-DB2725EX隔离变压器来实现。隔离变压器的作用是把信号进行电平转化，使之与收发器或者1553B总线上传输信号的工作电压匹配。收发器的作用是完成1553B差分信号和可识别的TTL电平之间的转换。1553B总线信号进入网关后，首先通过隔离变压器进行电平转化，使之与收发器的工作电压匹配。收发器再把1553B差分信号转化为可识别的TTL电平。此时信号仍然是曼彻斯特Ⅱ型码。此码经过HD-6408进行解码输出非归零二进制码，再经过CPLDEPM3064ATCl00-10芯片进行串并转换。最后将数据送入TMS320FL2407 DSP处理器处理。处理后的数据通过DSP内嵌的CAN模块发往CAN网络电机控制子系统，完成所需功能。同样，数据由CAN总线发往1553B总线的过程正好相反。网关总体结构硬件框图如图3所示。

3结束语

CAN总线到1553B总线的网关设计，完成了数据在CAN总线和1553B总线不同协议间的相互转换。为在一个系统中同时使用两种协议提供了基础，从而解决了系统设计中性能和造价的矛盾。