基于μC/OS-II實(shí)時(shí)系統的CAN總線(xiàn)遠程通信模塊設計

引言

　　應用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(RTOS)作為嵌入式設計的基礎和開(kāi)發(fā)平臺將成為嵌入式應用設計的主流。μC/OS-II是一種源碼公開(kāi)、可移植性、可固化、可裁剪、占先式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，目前已經(jīng)得到廣泛的應用。

　　在為電力系統接地選線(xiàn)裝置開(kāi)發(fā)的數據采集監測系統的設計中，筆者設計了集散式的數據采集結構，靈活的組態(tài)適應了目前國內多數中低壓輸配電網(wǎng)的數據采集需求。在此硬件平臺上，筆者將實(shí)時(shí)操作系統μC/OS-II移植到TMS320LF2407A型號的DSP上，實(shí)現了多任務(wù)的并行執行，系統的可靠性和實(shí)時(shí)性得到大幅提升;設計了CAN總線(xiàn)驅動(dòng)程序，使得下位采集處理模塊與上位的主控制器具備了可靠快速的通信功能和協(xié)調功能。

　　1. 集散式的數據采集系統設計

　　系統的整體結構如圖1所示：

圖1 集散式選線(xiàn)系統整體結構

　　圖中反映出目前變電站常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò )結構。一般的基于集中式數據采集方式在應用上存在一定的缺點(diǎn)，比如針對不同變電站實(shí)際情況配置不夠靈活等。而基于集散式的數據采集系統卻具有系統適應能力強，組態(tài)方便，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。因此，根據變電站網(wǎng)絡(luò )的這種結構，本裝置設計采用集散式數據采集的方式，即在每條支路上均掛接一個(gè)獨立的智能數據采集及處理模塊負責實(shí)時(shí)采集和數據預處理;主控制器與各智能采集處理模塊通過(guò)CAN現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行通訊，從而不僅實(shí)現主控的功能，還具備靈活的集散擴充性能。

　　2. CAN總線(xiàn)接口的設計

　　在各種現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，最早為汽車(chē)電子設備互連而開(kāi)發(fā)的CAN總線(xiàn)由于其簡(jiǎn)單靈活的配置以及強大的實(shí)時(shí)控制和檢錯糾錯能力而在諸多自動(dòng)化領(lǐng)域中得到了廣泛的使用。

　　美國TI公司DSP產(chǎn)品線(xiàn)中的2000系列是專(zhuān)為工業(yè)控制應用設計的數字信號處理器，具有強大的數字信號處理能力，還集成了豐富的外設和I/O，成為現代電機控制、電力系統自動(dòng)化等應用中很好選擇。在這款DSP處理器上，自帶了兼容CAN2.0B標準的CAN總線(xiàn)控制器，因此只需外接一片CAN總線(xiàn)收發(fā)芯片即可使模塊具有完整的CAN總線(xiàn)通信能力，在此使用支持1M bps的PCA82C250收發(fā)器芯片，接口設計見(jiàn)圖2。

圖2 采集模塊CAN總線(xiàn)接口