引言
控制器局域网CAN (Controller Area Network)是目前被批准为国际标准的少数现场总线之一。CAN网络可采用多主方式工作。它采用非破坏性的总线仲裁技术，其信号传输和控制采用短帧结构，因而具有较强的抗干扰能力和低耦合性；CAH网络的通讯速率范围为5 kbs／10 km～lMbs／／40m，驱动节点数可达110个。它的传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，选择十分灵活；每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，因而数据出错率极低，可靠性很高；当其传输的信息出错严重时，节点可自动断开与总线的联系，以使总线上其它的操作不受影响。
虽然目前PCI、USB等总线技术得到了快速发展，但在大量应用的测试微机及工控机中，用的最多的还是ISA (Industry Standard Architecture．工业标准体系结构)总线。ISA总线具有16位数据宽度，最高工作频率为8MHz，数据传输速率达到16MB／s，地址总线有24条，可寻址16MB的地址单元，其总线信号分为5类，分别为地址线、数据线、控制线、时钟线和电源线。
非智能型ISA总线CAN适配卡的总体结构
CAN控制器SJA1000的地址数据总线是分时复用的，通过ALE信号的下降沿可锁存总线上的地址信号；ISA总线上的地址和数据总线是单独提供的，它不能直接和SJA1000的地址数据总线相连。本设计利用地址译码电路来对地址信号线进行译码，从而为CAN适配卡分配出一定的端口地址。然后再利用74HC373芯片的数据锁存功能锁存第一次I／O操作中通过ISA数据总线传送的数据信号，以便作为访问CAN控制器SJA1000中寄存器的地址信号，最后在第二次I／O操作中完成对SJA1000中相应地址寄存器的读写操作。其适配卡的总体结构如图1所示。
适配卡硬件的设计
基地址译码电路设计
图2所示是一种具体的基地址译码电路。一般情况下，根据系统需要，地址译码电路可对ISA地址线的端口地址译码，并可用AO～A9来表示。基地址译码电路对A9～A2进行译码，则可作为卡上端口的基地址。
控制信号产生电路
该适配卡的控制信号产生电路如图3所示。该电路的主要作用是把CPU送来的控制线和地址线按照一定的逻辑关系进行组合，以生成一组新的功能信号输出。该信号可作为接口控制信号去控制SJA1000、74HC373、74HC245等芯片的工作状态。由于基地址译码电路的输出信号为P=Q的反(低电平有效)，SJA1000地址端口偏移地址为00H，数据端口偏移地址为01H，因此，根据控制逻辑，适配卡中各芯片的控制信号逻辑表达式为：
计算机通过ISA总线对CAN控制器SJA1000进行读写的时序分别如图4和图5所示。
SJA1000正常工作前，只有通过复位引脚对其进行可靠的硬件复位，才能对SJA1000中的寄存器进行正确的读写操作。使SJA1000可靠复位的电平持续最小时间为0.1μs，PC系统复位电平持续时间可达几微秒。系统复位信号RESET在系统电源接通时为高电平，经反向器后可直接用于对SJA1000进行复位。图6所示是适配卡的复位电路，对SJA1000的复位具有开机上电复位、程序复位以及按键复位等三种方式。
适配卡的软件设计
软件设计的关键部分是CAN通信程序的设计。通信程序(流程如图7、8、9所示)可分为三部分：CAN初始化程序、接收程序、发送程序。初始化是通信的前提，主要完成对CAN控制器的一些寄存器的设置。由于SJA1000支持中断操作，因此可以用中断服务程序来完成数据的接收和发送，以提高系统的工作效率。
实际上，只有在复位模式下才可以对SJA1000进行初始化，初始化主要包括工作方式的设置、接收滤波方式的设置、接收屏蔽寄存器和接收代码寄存器的设置、波特率参数设置和中断允许寄存器的设置等。完成初始化后，即可将SJA1000设置为工作状态，以进行正常的通信。发送子程序负责节点报文的发送。发送时，读取状态寄存器并对各位进行适当判断，并将待发送的数据按特定格式组合成一帧报文，送入SJA1000发送缓存区中，然后启动SJA1000发送；接收子程序则负责节点报文的接收以及其它情况的处理。在处理接收报文的过程中，还要对总线关闭、错误报警、接收溢出等情况进行处理。
CAN适配卡与计算机可采用中断方式通信。但在WIN API中不能直接控制中断，只有在操作系统底层为CAN适配卡编写虚拟设备驱动程序(VxD)才可以利用中断。这需要在虚拟设备驱动程序中将中断虚拟化，并在中断事件响应函数中编写所需代码，同时为应用程序提供访问接口。应当注意的是：计算机通过ISA总线对CAN适配卡上的SJA1000进行访问采用的是两次I／O操作，第一次往地址端口送地址，第二次对数据端口进行访问。其具体的实现代码如下：
／／向指定的SJA1000寄存器(地址为addr)写一个字节数据(data)，CAN_BASE为基地址
void CanIRQ：：writeByte(int CAN_BASE，unsigned char addr，unsigned char data)
{
_outp(CAN_BASE，addr)；
_outp(CAN_BASE+1，data)；
}
//从指定的SJA1000寄存器(地址为addr)读一个字节数据(data)
unsigned char CanIRQ：：ReadByte(int CAN_BASE，unsigned char addr)
{
unsigned char result；
_outp(CAN_BASE，addr)；
result=_inp(CAN_BASE+1)；
return result；
}
在访问SJA1000的程序中，可以直接调用以上两子函数。这样，其发送程序段代码为：
Bool CanIRQ：：CanTrans(int CAN_BASE，unsigned char*pTransBuf)
{
status=ReadByte(CAN_BASE，SR)； ／／SR为状态寄存器地址
for(i=0；i<length；i++) ／／length为发送的报文长度<br="">
{
WriteByte (CAN_BASE,*pTFansBuf，ptbuf；／／pTransBuf为发送缓冲区地址
ptbuf++；pTransBuf++；
}
}
结束语
通过解决计算机ISA总线与CAN控制器SJA1000的逻辑配合与时序配合可完成基于CAN总线的非智能适配卡设计。该适配卡现已成功地应用于笔者所研制的基于CAN总线的测控系统中。实际上，若在适配卡上增加CAN通信控制器，也可使一卡带多条CAN总线，以增加网络节点，扩大网络规模。另外，还可以在适配卡的应用程序中，根据应用系统需要编写各种监控程序来扩展系统功能。
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