1 系統(tǒng)總體設(shè)計
    CY7C136是2 KB高速CMOS靜態(tài)RAM。同一片RAM上有2組數(shù)據(jù)線和2組地址線，對每個端口的控制是相互獨立的，可分別在存儲器的任意位置存取數(shù)據(jù)。
    雙口RAM作為2個MCU的共享資源，一個端口與MCUl相連，另一個端口與MCU2相連。從SJAlOOOCAN總線接口1接收來的數(shù)據(jù)送入雙口RAM，這些數(shù)據(jù)被MCU2取走并送到SJAl000 CAN總線接口2上；從SJAl000 CAN總線接口2接收來的數(shù)據(jù)也送入雙口RAM，并被MCUl取走送到SJAl000 CAN總線接口1上。由于MCU的地址總線和數(shù)據(jù)總線是復(fù)用的，因此采用鎖存器進(jìn)行地址鎖存，硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 硬件電路實現(xiàn)
    電路中使用的2片MCU為8051系列單片機(jī)AT89C52，成本低、開發(fā)周期短、易于實現(xiàn)、可靠性高。MCUl與MCU2之間通過P1口的P1．5、P1．6、P1．7進(jìn)行聯(lián)絡(luò)與應(yīng)答，保證系統(tǒng)存儲空間訪問的安全性。
2．1 MCU主控制電路
    MCUl(AT89C52片1)連接的外圍設(shè)備有雙口RAM和CAN總線控制器。為了防止地址沖突，采用74LS138譯碼器進(jìn)行地址譯碼。AT89C52的PO為地址／數(shù)據(jù)復(fù)用口，采用74HC573作為地址鎖存器。由于MCUl和MCU2電路原理相同，本文只介紹MCUl控制電路。MCUl電路原理如圖2所示。

2．2 雙口RAM接口電路
    雙口RAM電路接口如圖3所示。雙口RAM芯片CY7C136作為2個MCU數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，分別與2個MCU的相應(yīng)引腳相連。其中CY7C136引腳I／O0L～1／O7L與第1片AT89C52(MCUl)的PO相連，引腳I／OOR～I(xiàn)／O7R與第2片AT89C52(MCU2)相連。YOAOUT為MCU1讀寫雙口RAM的片選信號，Y1AOUT為MCU2讀寫雙口RAM的片選信號，并將MCU的讀寫控制信號線與雙口RAM的相應(yīng)讀寫控制信號線相連。

2．3 CAN總線控制器接口電路
    CAN總線控制器采用sJAl000。74LSl38譯碼器的YO引腳輸出作為SJAl000的片選信號。中斷引腳連接MCUl的INTO，作為處理CAN接收中斷的觸發(fā)信號。電路原理如圖4所示。

3 軟件設(shè)計實現(xiàn)
3．1 存儲空間分配思想
    為使雙口RAM實現(xiàn)最高效率的應(yīng)用，將2 KB的存儲空間設(shè)計成2個1 KB大小的環(huán)形隊列形式，每一個環(huán)形隊列的結(jié)構(gòu)如圖5所示(圖中陰影部分為存有數(shù)據(jù)的區(qū)域，非陰影區(qū)域為空閑區(qū)域)。

3．2 程序控制流程
    中繼器只是中轉(zhuǎn)來自總線上的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是隨機(jī)的，因此接收采用中斷的方式。某一時刻只要SJAl000成功接收一
幀數(shù)據(jù)，就會向負(fù)責(zé)本端口的MCU申請中斷，進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，并將數(shù)據(jù)送入環(huán)形隊列queue。
    當(dāng)環(huán)形隊列中有待發(fā)送的數(shù)據(jù)時，程序的處理流程如圖6所示(其中，tail和bead分別為環(huán)形隊列的尾指針和頭指針)。MCU首先獲取對方環(huán)形隊列中的信息，主要是查看環(huán)形隊列信息是否為空，如果為空則不對其操作。如果不為空，則隊列中有待發(fā)送的信息，于是啟動一次信息發(fā)送。如果發(fā)送成功，則通過聯(lián)絡(luò)信號通知對方修改環(huán)形隊列指針。

4 測 試
    對基于雙口RAM的雙MCU中繼器進(jìn)行壓力測試(高數(shù)據(jù)負(fù)載率下測試)。短距離內(nèi)向2個CAN口加載10 000幀數(shù)據(jù)，測試中繼器成功中轉(zhuǎn)情況，其結(jié)果如表1所列(表身數(shù)據(jù)為成功中轉(zhuǎn)幀數(shù))。根據(jù)CAN總線規(guī)定，其平均負(fù)載率不超過65％，傳統(tǒng)的單MCU CAN中繼器平均負(fù)載率很難達(dá)到60％。從表1可以看出，引入雙MCU后CAN中繼器的性能大大提高，能在負(fù)載率超過60％的情況下穩(wěn)定工作。環(huán)形隊列queue溢出的情況可以通過增加雙口RAM的大小來解決。

結(jié) 語
    采用雙MCU配合雙口RAM設(shè)計CAN總線中繼器，解決了單MCU無法快速處理CAN總線負(fù)載過重的問題，使其性能和效率得到了很大提高，為CAN中繼器在工程領(lǐng)域的優(yōu)化設(shè)計提供了良好的技術(shù)平臺和解決方案。