基于CAN總線(xiàn)模塊的網(wǎng)絡(luò )測控系統的實(shí)現

C8051F060器件具有控制局域網(wǎng)(CAN)控制器，用 CAN協(xié)議進(jìn)行串行通信。Silicon Labs CAN控制器符合 Bosch規范 2.0A(基本 CAN)和 2.0B(全功能 CAN)。CAN控制器包含一個(gè) CAN核、消息 RAM、消息處理狀態(tài)機和控制寄存器。C8051F060內部的 CAN只是一個(gè)協(xié)議控制器，不提供物理層驅動(dòng)器。它的工作位速率可以達 1M位/秒，實(shí)際速率可能受 CAN總線(xiàn)上所選擇傳輸數據的物理層的限制。CAN處理器有 32個(gè)消息對象，可以被配置為發(fā)送或接受數據。輸入數據、消息對象及其標識掩碼存儲器在 CAN消息 RAM中。所有數據發(fā)送和接收過(guò)濾的協(xié)議處理全部由 CAN控制器配置 CAN控制器，讀取接收到的數據和寫(xiě)入待發(fā)送的數據。CAN控制器的時(shí)鐘等于 CIP-51 MCU的時(shí)鐘(SYSCLK)。由于考慮到系統在不同場(chǎng)合的適用性，采用了兩路 CAN驅動(dòng)器。一路采用 TI公司生產(chǎn)的 SN65HVD230，工作電壓 3.3V，適應惡劣工作環(huán)境的 CAN總線(xiàn)收發(fā)器，其最大傳輸能力可達 1Mbps。具有失地保護、過(guò)壓保護、過(guò)熱保護等功能。第 8腳的不同設置可以使芯片工作于高速、斜坡控制和低功耗 3種工作模式。本測控卡中，第 8腳接地使芯片工作于高速模式。并聯(lián)在總線(xiàn)上的 30pF的電容 C24, C25可以起到濾除總線(xiàn)上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。
另一路采用的是 82C250CAN收發(fā)器，芯片 82C250是 CAN控制器與物理總線(xiàn)之間的接口，它最初是為汽車(chē)中的高速應用(達 1 Mbps)而設計的。器件可以提供對總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。
82C250采用雙向差分驅動(dòng)，有助于抑制汽車(chē)等惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾。利用 82C250還可方便地在 CAN控制器與驅動(dòng)器之間建立電氣隔離，以實(shí)現總線(xiàn)上各節點(diǎn)間的電氣隔離。本系統中 82C250的通信電路如圖 4。

3 軟件實(shí)現
本節中將對系統軟件進(jìn)行詳細闡述。由于被測控的幾個(gè)量都是緩慢變化的，對測控系統的實(shí)時(shí)性要求不高。單片機大部分時(shí)間在進(jìn)行參數測量，每次測量結束后使用查詢(xún)方式將測量結果保存到數據緩沖池中。由于單片機的 RAM容量有限(C8051F060具有 4K的 RAM )，筆者使用了數據緩沖池，以保存一定數量的測量結果。緩沖池使用先進(jìn)先出策略，在保存時(shí)先判斷緩沖池是否填滿(mǎn)，沒(méi)滿(mǎn)時(shí)緩沖指針加 1，數據保存進(jìn)下一個(gè)單元，填滿(mǎn)時(shí)使指針指向緩沖池的頂部，數據保存進(jìn)緩沖池，以前的數據丟掉。本系統的設計重點(diǎn)是 CAN通信，因此，在 CAN通信時(shí)采用了中斷方式。整個(gè)測控系統部分的軟件流程圖如圖 5。

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：本文詳細介紹了基于 CAN總線(xiàn)模塊的網(wǎng)絡(luò )測控系統的實(shí)現方法。該測控系統是采用 C8051F060作為微控制器，充分利用了該單片機豐富的片上資源，如 CAN控制器、AD轉換器、DA轉換器等，最后介紹了軟件的編程思想。