2 裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　智能裝置內(nèi)部各功能模塊采用高速現(xiàn)場總線CAN網(wǎng)絡(luò)相連，總線不出裝置，功能模塊之間的數(shù)據(jù)交互快速可靠。在組幀上采用HLON規(guī)約，并使用CAN 2.0B擴(kuò)展模式，為了保持協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，在HLON規(guī)約的基礎(chǔ)上封裝了IEC101規(guī)約。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 硬件設(shè)計(jì)
　　通信接口卡使用雙處理器結(jié)構(gòu)。一部分是使用Motorola公司DSP56F807芯片作為接口卡的CAN通信管理模塊；另一部分是使用Rabbit2000核的RCM2100集成卡作嵌入式網(wǎng)關(guān)和CAN到ETHERNET規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊。通信接口卡硬件邏輯框圖如圖3所示。

　　通信接口卡采用主從工作方式，即DSP56F807作為主處理器，利用其自帶的MSCAN模塊負(fù)責(zé)管理CAN通信。DSP外擴(kuò)64KBRAM，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。RABBIT2000作為從處理器，負(fù)責(zé)進(jìn)行CAN到ETHERNET轉(zhuǎn)換，并負(fù)責(zé)管理裝置同后臺(tái)的以太網(wǎng)通信。RABBIT2000與DSP接口方式采用并行接口。板上還設(shè)有RS485、RS232接口，可以用于PC調(diào)試或與后臺(tái)連接。DSP56F807采用3.3V電源供電，RABBIT2000采用5V電源供電，經(jīng)測試只要輸入電壓達(dá)到2.1V，RABBIT2000即認(rèn)為高電平，DSP56F807輸出高電平在2.1V以上；DSP56F807 I/O可以接受5V信號(hào)，所以DSP與RABBIT2000可以直接相連，無須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
　　(1)DSP56F807主處理器
　　DSP數(shù)據(jù)總線D0～D15地址總線A0～A15，外擴(kuò)64KRAM存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，、連接外擴(kuò)RAM的讀、寫允許端，作為外擴(kuò)RAM 片選信號(hào)。DSP的GPIOB口連接從處理器的SD0～SD7，GPIOD0、GPIOD1連接從處理器的SA0、SA1，GPIOD2、GPIOD3連接從處理器的寫、讀允許端()。一個(gè)中斷連接從處理器的，作為從處理器中斷申請(qǐng)。DSP的PWMB2連接MAX705的WDI作為外部硬件看門狗喂狗信號(hào)，PWMB4連接發(fā)光二極管作為DSP的運(yùn)行指示燈。用DSP的兩個(gè)SCI模塊RXD0、TXD0、RXD1、TXD1做成標(biāo)準(zhǔn)RS-232、485接口。引出DSP的JTAG口用于調(diào)試，用DSP的MSCAN模塊和82C250作為CAN通信端口。通過DSP的SPI口與RABBIT2000同步串口" title="串口">串口B相連，作為另一種接口方式。DSP采用3.3V電源供電。
　　(2)RABBIT2000從處理器
　　該處理器使用內(nèi)核為RABBIT2000的RCM2100集成卡。其SD0～SD7連接到DSP的GPIOB0-GPIOB7。SA1、SA0用來選擇從處理器接口的四個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中的一個(gè)，連接到DSP的GPIOD1、GPIOD0。從芯片選擇管腳連接到DSP芯片的一個(gè)輸出端GPIOD4。連接到DSP的GPIOD3，如果為低，這根線被拉低使地址線所選擇的寄存器的內(nèi)容被放置到總線上，連接到DSP的GPIOD2 ，這根線能夠?qū)?shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)鎖存進(jìn)入地址線所選擇的寄存器中。連接到DSP的一個(gè)中斷口，在它變低時(shí)向DSP申請(qǐng)中斷。如果從處理器寫SPD0R寄存器，這根線置為低電平，聲明從處理器中有可用的數(shù)據(jù);如果主處理器寫從處理器狀態(tài)寄存器，這根線變?yōu)楦唠娖?。使用串口A作為編程口，串口B及CLKB作為同步串口和DSP的SPI口相連，組成另一種接口方案。使用PC2作為RABBIT2000運(yùn)行指示燈，以太網(wǎng)模塊(RCM2100自帶RJ-45接口)引出通信指示燈。PE4、-IN、MAX705組成硬件看門狗電路。RCM2100采用5V供電。使用INT1A作為GPS對(duì)時(shí)。4 軟件功能實(shí)現(xiàn)
　　系統(tǒng)通信軟件可以分成CAN總線接口通信程序、協(xié)議轉(zhuǎn)換與以太網(wǎng)通信程序和上位機(jī)應(yīng)用層" title="應(yīng)用層">應(yīng)用層TCP客戶端" title="客戶端">客戶端程序設(shè)計(jì)三個(gè)部分。
4.1 CAN總線接口通信程序
　　CAN總線接口通信程序運(yùn)行于DSP56F807上，使用CodeWarrior C/C++集成開發(fā)環(huán)境。該部分程序的主要目的是將智能裝置內(nèi)各種數(shù)據(jù)搜集起來，形成一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖池，并不斷刷新供上位機(jī)調(diào)取，而來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)被DSP接收到后將被轉(zhuǎn)換為CAN協(xié)議數(shù)據(jù)，下發(fā)到裝置內(nèi)部各個(gè)插件。主要通信程序模塊有： (1)CAN接收中斷模塊
　　CAN網(wǎng)接收的短幀，存入共用發(fā)送處理區(qū)或者保存區(qū)。把CAN接收中斷的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，如果ID標(biāo)識(shí)符的第一個(gè)字節(jié)的最高位為1，則是多信息幀數(shù)據(jù)，反之為單信息幀數(shù)據(jù)。如果是多幀信息，則根據(jù)幀序號(hào)把每幀數(shù)據(jù)按順序壓入接收緩存區(qū)。如果發(fā)現(xiàn)ID標(biāo)識(shí)符寄存器2的最高位為1，則代表結(jié)束幀，為0則代表中間數(shù)據(jù)幀。
　　(2)CAN發(fā)送程序模塊
　　當(dāng)有數(shù)據(jù)需要發(fā)往CAN口時(shí)，調(diào)用拆幀函數(shù)，使之轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)HiLon CAN短幀，每個(gè)短幀區(qū)分配16字節(jié)空間，并分別存入2KB的CanSendBuf發(fā)送緩沖區(qū)，啟動(dòng)CAN發(fā)送中斷。
　　(3)并口接收中斷模塊
　在并口中斷中，交換數(shù)據(jù)是相互的，雙方均可主動(dòng)發(fā)起數(shù)據(jù)。在底層并口交換數(shù)據(jù)程序中開辟了一個(gè)256字節(jié)的緩沖區(qū)，在中斷中查詢緩沖區(qū)是否已接收完；如果接收完，則處理送入1K并口接收緩沖區(qū)ParallelRecBuf。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包接收完，則壓入共用發(fā)送處理緩沖區(qū)。
　　(4)并口發(fā)送程序模塊
　　當(dāng)有數(shù)據(jù)需向并口發(fā)送時(shí)，從共用發(fā)送處理區(qū)或者保存區(qū)中取出數(shù)據(jù)組幀為IEC104信息體，送入1KB的并口發(fā)送區(qū)中ParallelSendBuf，啟動(dòng)底層并口發(fā)送中斷。
　　DSP主程序結(jié)構(gòu)流程圖如圖4所示。