基于ARM的CAN网络打印服务器设计

　　1 引言

　　随着科学技术水平的提高，智能仪器仪表或微机装置等智能电子设备(IED)已广泛应用于工业现场。

　　网络打印服务器(network print server)可为智能电子设备提供可靠的共享打印服务，节约系统成本。CAN总线是一种支持分布或实时控制的现场总线，具有高可靠性、实时性和灵活性，广泛应用于汽车控制、工业控制、机器人、家用电器等领域。CAN总线已成为工业现场首选现场总线之一。设计的网络打印服务器采用CAN总线作为数据通讯网络，每个网络打印服务器可与几十甚至上百个智能电子设备构成总线型网络，采用屏蔽双绞线作为通讯介质减少节点干扰。通讯速率在10 Kb/s～1 Mb/s范围内可选。CAN网络打印系统结构如图1所示。

　　2 系统硬件设计

　　网络打印服务器的核心处理器采用PHILIPS公司的LPC2129。LPC2129是一款支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU“微控制器”，带有256 KB的嵌入式高速Flash存储器，16 KB支持8/16/32位访问的静态RAM，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构，可使32位代码在最大时钟速率下运行。而对代码有严格控制要求的应用则可使用16位Thumb模式。LPC2129采用64引脚封装，低功耗，内带有46个GPIO，2个32位定时器，2路CAN控制器，多路串行接口，9路外部中断。选取该处理器主要考虑其内部资源丰富，无需扩展存储器、CAN控制器，且性能优异，抗干扰能力强;价格低廉，具有极高的性价比。

　　系统硬件电路设计框图如图2所示。调试接口直接与LPC2129连接，用于调试开发;由MAX232-EPE等器件构成的串口电路用于程序下载;看门狗负责监控程序是否出现异常或跑飞，若出现故障时，看门狗使整个系统复位;而电源电路由SP220-15D5D和DUP75-05S05等器件构成，为网络打印服务器提供工作电源。

　　网络打印机服务器的核心电路是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。