基于CAN總線(xiàn)多視覺(jué)傳感器測控系統的設計

4多視覺(jué)傳感器的控制設計

視覺(jué)傳感器的控制電路主要包括視頻切換、電源供給和CAN通訊接口三個(gè)部分。每個(gè)傳感器里有兩個(gè)CCD相機，即能同時(shí)采集兩路視頻輸入，但任一時(shí)刻傳感器只能輸出一路視頻信號，這里采用MAXIM公司的視頻復用放大器max4313和max4315進(jìn)行多路視頻信號的切換傳輸，傳感器內部用單片機控制max4313進(jìn)行二選一視頻切換，系統中多個(gè)傳感器之間通過(guò)多個(gè)八選一視頻切換芯片max4315的級連來(lái)實(shí)現多視覺(jué)傳感器的切換選擇。多路視頻切換開(kāi)關(guān)電路能很好實(shí)現這一功能，P89C668單片機的P2口的三跟地址線(xiàn)控制max4315的三個(gè)地址端決定切換哪一路通道的視頻信號。max4313 和max4315是低功耗高速多路視頻復用放大器，具有通道切換速度快（40ns）、切換瞬變低（10mVp-p）、差分增益誤差低（0.06％）、相位誤差?。?.02度）等良好的視頻特性，工作在＋4～＋10.5V的單電源（雙電源正負2V～正負5.25V），本例中工作在正負5V的雙電源下，為了減少干擾與傳感器內部空間安裝方便，電源電路與控制電路分開(kāi)制作，分別放在投射器二邊。由于視頻信號頻率較高，頻帶較寬，因此當兩路視頻信號相距較近要注意干擾問(wèn)題，時(shí)，容易產(chǎn)生串擾，為了盡量減小串擾，電路設計時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：要把數字模塊與視頻切換模塊在一個(gè)板子上分成二個(gè)區域，以及盡可能減少視頻引線(xiàn)的長(cháng)度并注意使用75歐姆匹配電阻，視頻引線(xiàn)要使用帶屏蔽層的視頻同軸電纜（75歐姆阻抗）。

5CAN總線(xiàn)通訊

CAN總線(xiàn)是一個(gè)多主站現場(chǎng)總線(xiàn)，各節點(diǎn)都有權向其他節點(diǎn)發(fā)送信息，其協(xié)議簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性強，可靠性及抗干擾能力好，總線(xiàn)利用率高，硬件成本低。主要特點(diǎn)如下：

1）CAN總線(xiàn)的任一節點(diǎn)在任一時(shí)刻都主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò )上其他節點(diǎn)發(fā)送數據而不分主從，通過(guò)優(yōu)先級確定總線(xiàn)為哪一節點(diǎn)所占用，通信靈活。
2）CAN總線(xiàn)上的節點(diǎn)可通過(guò)設置分為不同的優(yōu)先級，用來(lái)滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)性要求。
3）CAN總線(xiàn)采用非破壞性總線(xiàn)仲裁，當多個(gè)節點(diǎn)同時(shí)向總線(xiàn)發(fā)送數據時(shí)，優(yōu)先級低的節點(diǎn)主動(dòng)停止發(fā)送數據，退出競爭，而優(yōu)先級高的節點(diǎn)將擁有總線(xiàn)使用權，繼續發(fā)送數據。
4）CAN總線(xiàn)具有點(diǎn)對點(diǎn)，一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等多種數據通訊傳送方式。
5）節點(diǎn)間通訊位速率與節點(diǎn)間距離有關(guān)，總線(xiàn)最遠通訊距離為10km，此時(shí)通訊速率為5kbps，最大通訊速率能達到1Mbps（通訊距離40m內）。
6）可根據報文的ID決定接收或屏蔽該報文，發(fā)送的報文遭到破壞后可自動(dòng)重發(fā)。
7）可靠的錯誤處理和檢錯機制，節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下具有自動(dòng)退出總線(xiàn)的功能。
8）報文不包含源地址和目標地址，僅用報文標志符來(lái)來(lái)指示功能信息和優(yōu)先級信息。

5.1CAN節點(diǎn)硬件接口

CAN總線(xiàn)接口硬件部分主要由微控制器、CAN控制器和CAN收發(fā)器構成。CAN控制器實(shí)現了CAN通訊中物理層和數據鏈路層的功能，提供了與微控制器和總線(xiàn)的物理線(xiàn)路接口，這樣用戶(hù)只需編寫(xiě)符合自己通訊和控制要求的應用層協(xié)議即可。本系統中微控制器使用Philips公司的8位增強型單片機 P89C668，CAN控制器和總線(xiàn)驅動(dòng)器用的分別是Philips公司的SJA1000、PCA82C250來(lái)構成典型的CAN通訊節點(diǎn)。
電路的核心部分是P89C668單片機，它以80C51為內核，具有ISP（在系統編程）和IAP（在應用編程）功能的片內Flash存儲器，片內BootROM包含底層FLASH編程子程序，以實(shí)現通過(guò)串行口下載升級程序，擁有8K字節RAM（可外擴到64K）和64K字節FLASH，還有 4個(gè)中斷優(yōu)先級、8個(gè)中斷源和4個(gè)8位I/O口，可方便地進(jìn)行各種片內操作和片外擴展。CAN控制器相對于微控制器來(lái)說(shuō)相當于一個(gè)存儲器I/O映象設備，SJA1000片內有模式寄存器、狀態(tài)寄存器、命令寄存器、中斷寄存器和收、發(fā)寄存器等。單片機就是通過(guò)讀寫(xiě)這些寄存器來(lái)實(shí)現對SJA1000的控制，芯片的TX0、TX1、RX0、RX1引腳用于CAN總線(xiàn)的接口，SJA1000的12M晶振由P89C668的外部晶振產(chǎn)生電路同時(shí)提供；PCA82C250是控制器與物理總線(xiàn)的接口，可提供對總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接收功能，其TXD、RXD引腳分別接收和發(fā)送經(jīng)驅動(dòng)后的信號，再由 CANH、CANL接至總線(xiàn)傳輸介質(zhì)（這里采用雙絞線(xiàn)）上，同時(shí)還要注意CANH、CANL之間要加上120歐姆的終端匹配電阻才能保證總線(xiàn)的正常通訊。

5.2CAN節點(diǎn)的軟件設計

CAN總線(xiàn)智能節點(diǎn)的軟件設計主要包括三個(gè)部分：CAN節點(diǎn)初始化、報文發(fā)送和報文接收。CAN節點(diǎn)的通訊實(shí)質(zhì)上就是對CAN控制器內部各寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)，由于這些寄存器或發(fā)送、接收緩沖器均有確定的地址，CPU可通過(guò)外設訪(fǎng)問(wèn)指令對它們進(jìn)行讀寫(xiě)操作。系統上電復位后，CPU對SJA1000的各個(gè)控制寄存器寫(xiě)入相應控制字信息，以完成CAN控制器的初始化。本例中，系統軟件采用結構化程序設計方法，程序具有較好的模塊性和可移植性，對于不同的檢測系統和應用環(huán)境，可以方便地進(jìn)行程序重組。編程語(yǔ)言采用單片機C語(yǔ)言KeilC51，它具有較高的效率，可讀性好，能夠有效減輕系統軟件編程的工作量。