基于ARM的CAN网络打印服务器设计

　　网络打印机服务器的电路是CAN及打印机接口电路，如图3所示。打印机接口电路部分由光耦PS2701和电容电阻等元件构成，LPC2129的P0和P1端口引脚经该接口电路与针式打印机连接，实现打印功能；CAN总线接口电路由6N137和PCA82-C250等器件构成，LPC2129内部CAN控制器完成CAN协议处理，PCA82-C250可提高节点的驱动能力。为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，LPC2129的CNTX和CNRX不能直接与PCA82C250的TXD和RXD相连，应经高速光耦6N137后再与PCA82C250相连，从而实现总线上各CAN节点间的电气隔离。高速光耦电路中的电源VCC和VDD必须完全隔离，采用隔离型电源模块DUP75-05S05实现隔离。PCA82C250与CAN总线的接口部分也采取了抗干扰措施，CANH和CANL与地之间分别并联一只1 000 pF／2 kV的电容，用于滤除总线上的高频干扰，并具有一定的抗电磁辐射性能。另外，在CAN总线接人端与地之间连接一个瞬态电压抑制二极管(TVS)，保护PCA82C250免受ESD和EMI浪涌脉冲。通讯信号传输到导线的端点时产生反射，并干扰正常信号传输，在PCA82C250的两根输出数据线之间接一120 Ω的终端电阻可抑制反射信号。若忽略该终端电阻，则大大降低通讯的抗干扰性和可靠性，甚至导致无法通讯。

　　3 系统软件设计

　　网络打印服务器与各个智能电子设备之间采用主从方式，通过查询完成工作。软件主要由网络打印服务主程序、CAN驱动程序、打印接口驱动程序、定时器中断程序以及LPC2129启动程序组成。

　　LPC2129启动程序采用汇编语言编写，主要包括异常中断向量表、堆栈初始化、目标板初始化、存储系统初始化等。定时器中断程序是定时器0的中断处理程序，用于完成各种定时或延时功能，为打印和CAN通讯提供必要支持。打印接口驱动程序包括打印初始化和发送打印数据。打印初始化程序用于设置ARM的P0和P1端口部分引脚的工作方式，初始化打印机。发送打印数据程序首先检测打印机是否忙，若打印机忙则等待，若空闲则发送要打印的数据。然后选通打印机，回收打印机，即不选通并将数据寄存器置位。

　　CAN驱动程序主要包括初始化CAN控制器、发送报文和接收报文。初始化CAN控制器主要包括设置相应引脚功能、工作方式、波特率参数以及出错警告界限等。

　　LPC2129中有全局验收滤波器，该模块可为CAN控制器提供接收标识符的查询功能(验收滤波)。另外，验收滤波器为选择的标准标识符提供了FulICAN-style自动接收功能。在初始化CAN控制器中将验收滤波器设置为旁路，也可以根据实际需要进行设置，让其参与接收滤波的工作，有助于改善节点接收信息的选择性。完成初始化CAN控制器后，即可发送和接收报文信息。

　　发送报文驱动程序主要实现报文发送，发送报文流程如图4所示。发送报文时。将待发送的数据打包成符合CAN发送帧格式的数据送人CAN控制器的发送缓存区。在向发送缓冲区送报文之前，必须判断发送缓冲区是否空闲。若发送缓冲区繁忙则返回失败；若空闲则将数据写人发送缓冲区，写入完成后再判断写入是否成功，写入成功后启动发送命令，发送缓冲区中的数据，然后返回状态标志。

　　接收驱动程序主要完成报文接收以及其CAN异常情况处理。CAN发送报文流程如图5所示。接收报文驱动程序相对复杂些，因为在处理接收报文的过程中，同时也要处理总线关闭、错误报警、接收溢出等情况。该系统设计采片j中断接收方式获得较高的实时性，从而提高网络打印服务器性能。初始化CAN控制器必须使能接收中断。中断服务子程序读取CANICR控制器，判断是否为接收中断标志，若是则读取接收缓冲区数据；若是CAN异常情况，则进行相应处理。

　　在LPC2129启动程序后执行网络打印服务主程序。首先初始化，包括初始化看门狗、打印机、CAN控制器、定时器0及使能中断等；再与智能电子设备握手连接，然后打印首次握手成功的IED基本信息；执行无限循环程序代码。在这段程序中判断是否有定时器超时。若查询IED定时超时，则查询各个IED是否要打印，若无打印需求则进入下一循环状态；若有打印需求则申请数据信息完成打印。如果重新握手定时超时，则与IED设备重新握手连接，检测中途接人的智能电子设备可以满足系统需求，重新握手完成后执行无限循环程序。

　　在ADS1.2环境及EasyJTAG仿真器中进行软件调试。程序代码在ADS1.2环境下编译、连接后生成可执行文件，通过EasyJTAG仿真器仿真调试，写入Flash存储器中。经过现场调试使用，基于CAN总线的网络打印服务器能够可靠地完成网络打印功能。

　　4 结束语

　　CAN总线是一种高抗干扰性、高性价比的现场总线技术。该网络打印服务器设计采用CAN总线作为数据通讯网络既可抵抗工业现场强电磁干扰，又可满足工业现场需求，降低系统成本。该网络打印服务器与发电厂测控装置、保护装置等智能电子设备组成总线型CAN网络，完成各项打印工作，经现场验证，工作稳定可靠。