英创信息技术EM335x工控主板多路CAN总线扩展方案介绍

CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，由于具有高性能、高可靠性以及简单的网络结构，在工业系统中越来越受到人们的重视，并迅速成为了目前国际上应用最广泛的现场总线之一。EM335x核心板已经自带了两路CAN总线，默认的配置为一路CAN总线，如果需要两路CAN总线，可以在购买的时候特别注明。为了丰富EM335x核心板的扩展资源并且满足客户对高效、低成本的多CAN总线扩展需求，英创公司推出利用精简ISA总线接口的四路CAN总线扩展单元ETA704。客户可以直接使用ETA704或者参考ETA704进行设计，在EM335x工控主板自带的两路CAN总线的基础上利用ISA总线再扩展出更多的CAN总线，构成多路CAN总线的嵌入式系统。

硬件组成

ETA704是基于EM335x工控主板的四路CAN总线扩展模块，通过四片SJA1000和一片逻辑控制器扩展出四路CAN总线。SJA1000是一款独立的控制器，主要用于汽车和一般工业环境中的控制器局域网络（CAN）芯片。它是PHILIPS半导体PCA82C200 CAN控制器(BasicCAN)的替代产品，而且它增加了一种新的工作模式(PeliCAN)，这种模式支持具有很多新特性的CAN 2.0B协议。

ETA704的硬件设计，可以让客户方便的将ETA704作为一个可插拔的模块嵌入在整体产品中，这样可以获得最佳的数据传输性能。对于实现CAN总线通讯所引出的接口电路，用户可以参考相应开发评估底板的电路原理图和PCB图。下图是ETA704和EM335x核心板ISA总线连接的接口定义：

根据上图CN1的信号定义，RESET信号为ISA总线输出的复位信号，低电平有效。在核心板系统启动的过程中会输出一个低电平给ETA704复位两个DM9000控制器，保证不管是上电还是复位，都会对SJA1000进行硬件复位操作。MSL#信号主要是为了支持使用两片ETA704扩展而设计的，在一般的情况下使用一片ETA704进行扩展，将这个管脚悬空即可，如果需求用两片ETA704扩展，MSL#管脚则需要接地。而IRQ1-IRQ4则分别为四片SJA1000的中断信号，在EM335x开发评估底板中，IRQ1接到GPIO24、IRQ2接到GPIO25，IRQ3接到GPIO8， IRQ4接到GPIO9，可参照下列表格，中断为低电平有效。其余的信号都为EM335x主板的ISA标准信号。

关于EM335x工控主板的ISA总线具体的读写操作时序可以参考手册和文章：EM335x精简ISA扩展总线地址总线的使用。

为了方便客户评估，ETA704设计有专用的评估底板，可通过带线与EM335x底板上的精简ISA总线接口连接，并且将四路CAN总线接口引出，可直接与设备相连进行测试。下图展示了ETA704评估底板将CAN总线通讯接口引出部分的原理图：

由上图可以看出，从ETA704引出的CAN总线收发管脚，通过评估底板上的磁耦器件ADuM1201隔离后，和CAN驱动芯片TJA1050连接，就组成了一个典型的CAN总线通讯电路，客户也可以直接参考ETA704评估底板的方法进行设计。带隔离CAN总线通讯模块的CAN收发器端的所有信号和电源与其它部分完全隔离，可承受至少1Kv(有效值)的电压冲击，有效的保护了电路的安全。需要注意的是如果扁平带线过长，会影响高速信号的完整性，所以在评估时使用的连接线尽量短一些，避免出现问题。

应用程序开发

ETA704的驱动程序已经以模块的形式放在文件系统中，只是没有加载，因此在需要使用该多网络扩展时，可通过加载文件系统中的ko文件sja1000.ko和sja1000_of_platform.ko来激活ETA704：

EM335x自带有一路CAN总线，在系统中为can0节点，所以加载完驱动程序后，系统就会识别出can1-can4（如果使用的双CAN接口配置，自带的CAN接口占用了can0-can1，那么加载了ETA704的驱动后，则会识别成can2-can5），如下图：

ETA704的驱动程序和标准socketcan完全一致，因此用户使用扩展CAN总线的方式和EM335x板卡上的CAN接口完全保持不变，即使用标准的socketcan编程。在此基础上，客户可利用英创公司提供的基本CAN通讯应用程序源代码，快速评估四CAN扩展单元的基本性能是否满足其具体的应用需求。只是需要注意CAN设备名称的序号，对于扩展网络ETA704所接出的四路CAN接口分别对应can1-can4（双CAN配置的核心板则为can2-can5）。客户可以直接参考光盘中的测试程序test_socketcan、test_can_filter和test_can_rcv。

测试情况

为了测试ETA704扩展出的CAN总线通讯能力，英创公司做了一些测试。使用ETA704扩展模块，在四路CAN总线同时启用的情况下进行发送测试，测试所使用的波特率为1Mbit/s，发送的数据为标准帧，发送500万个测试包，测试结果如下：

可以看到，扩展出来的四路CAN接口均使用的1113秒的时候来发送完成500万个包，也就是每毫秒能够发送4.49个包。

下面来看接收数据测试，使用另外的四张EM335x核心板，同时向ETA704扩展出来的四路CAN总线发送测试数据，测试数据为标准帧，2000万个包，波特率还是采用1Mbit/s，大约每毫秒发送2-3个包，测试结果如下图：

can1：

can2：

can3：

can4：

CAN接口每收到10万个包，就会打印一次信息，可以看出，四路扩展CAN总线在每毫秒接收2-3个包的情况下，均接收到了2000万个包，丢包率小于5*10-8分之一。