由于CAN总线优良的稳定性和实时性能、成熟的仲裁和同步技术，加上开放式总线结构、短报文高速通讯、远程通讯能力、硬件CRC超强的纠错和扩展功能，以及控制简单、应用成本低等优点，已经被越来越多地应用到分布式远程自动控制、安全监控及电力系统等网络控制系统领域，并被公认为最有前途的现场总线技术之一。
CAN总线，全称为Controller Area Network，是一种广泛应用的现场总线技术，由德国BOSCH公司在20世纪80年代初提出，旨在解决汽车内部的信号传输问题。CAN总线的特点包括优秀的稳定性和实时性能、成熟的仲裁和同步机制、开放的总线结构、短报文高速通信、远程通信能力、硬件CRC校验以及低应用成本。这些优势使其广泛应用于分布式远程自动控制、安全监控和电力系统等领域，并被视为最具前景的现场总线技术之一。
中继器在CAN总线系统中扮演着重要角色，尤其在大型远程网络中，它能够连接同一层的两段网络，甚至不同层的总线，起到类似网桥和网关的功能。在诸如拉西瓦水电站这样的大型工程中，由于监测点数量众多且分布广泛，使用中继器可以增强通信网络的抗干扰性，同时保持较高的通信速率。
C8051FO40是一款由Silicon Laboratories公司生产的单片机，它集成有完全支持CAN2.0A和CAN2.0B的CAN控制器，能处理32条消息对象，支持发送和接收过滤，最大工作速率可达1Mbps。F040的硬件设计确保了CAN总线的竞争处理、同步、数据一致性及连续性的实现，释放了MCU的资源，以处理测量数据和控制命令，提升了系统的实时性能。此外，它还具备增强型SPI接口，用于与其他设备的全双工串行通信，以及丰富的内存资源，包括64kB的片内Flash和4K+256B的内部RAM，以及外部64kB数据存储器接口。
在设计CAN总线中继器时，通常采用双MCU方案，如文中所述，使用两个C8051FO40构成中继系统。每个F040的CAN接口分别连接到不同的CAN总线上，通过SPI接口进行数据交换。CAN总线的终端电阻和电气隔离组件，如ADuM1201和SN65HVD251，被用来增强系统的稳定性和抗干扰能力。
在硬件结构上，中继器的主从MCU通过SPI接口进行通信，同时利用通用I/O端口资源进行状态监测和数据交换。MCU的状态由特定端口输出，并通过输入端口进行检测，以实现主从状态的切换和数据的高效传输。连接端口之间还添加了保护电阻，防止启动时可能出现的数据冲突导致芯片损坏。
基于C8051FO40的CAN总线中继器设计涉及到的关键知识点包括：CAN总线技术及其优点、C8051FO40单片机的特性与应用、中继器在CAN网络中的作用、双MCU的硬件设计方案、SPI接口的应用、以及电气隔离和终端电阻在提高系统稳定性和抗干扰性方面的作用。这些内容对于理解CAN总线中继器的设计原理和实现过程至关重要。
