基于dsp 技术和can总线的多节点远程数据传输系统

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1、基于DSP技术和CAN总线的多节点远程数据传输系统基于DSP技术和CAN总线的多节点远程数据传输系统何苏勤陶英　　摘要:针对在测量环境较差的场合中,要求测量系统体积小,数据处理性能高且远程传输稳定的问题,提出了利用DSP和CAN总线技术进行远程数据采集传输的方案。系统通过CAN控制器进行远程多节点间的数据传输,与上位机采用DSP的SCI串口进行通信。介绍了系统的硬件接口设计和相应的软件设计。经测试,系统实现了高效稳定的数据传输处理,具有很高的实际应用价值。　　关键词:CAN总线;DSP技术;SCI串口;远程数据传输1　引言　　控制局域网CAN属于现场总线范围,是德国BO

2、SCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维,通信速度可达1Mbit/s.CAN协议的最大特点是废除了传统的站地址编码,而对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义211或229个不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分布式控制系统中非常有用。2　系统设计　　在很多野外或测量环境比较差的地方,需要采用体积小,数

3、据处理性能高,并且远程传输稳定的数据处理传输系统。针对这种要求,设计了多节点远程数据采集传输系统。在远端将要检测的各个节点的数据采集送到DSP进行处理,通过DSP的CAN控制接口,将各节点数据传输到CAN总线上,然后用DSP的串行通信口与上位机进行数据交换和控制操作。　　系统采用了DSP作为微处理器,充分利用DSP器件的体积小,功耗低,数据处理功能强大的优点;同时采用CAN总线来传输数据,不仅结构简单(只有2根线与外部连接),传输稳定性高而且传输距离远,尤其是可对网络内各个节点通信数据块进行独立编码,加大了数据接收的灵活性,扩展了网络节点数。系统在数据采集处理同时,可以

4、方便地与当地PC利用DSP的SCI串行口进行通信。基于以上优点的方案设计解决了在很多工作环境恶劣,检测点较多的场合下的数据处理传输问题。　　美国德州仪器(TI)公司的DSP24xx系列是TI公司推出的低价格高性能的16位定点DSP芯片,是专为数字电机控制和其他控制应用而设计的芯片。选用了TMS320LF2407芯片作为数据处理芯片,与上位PC机进行数据传输。TMS320LF2407自带CAN控制器(符合CAN总线210协议),且可以通过设置内部寄存器的自测试位来实现CAN控制器的自发自收功能,为调试CAN通讯的下位机提供了方便。基于芯片的此功能模块,硬件设计只要通过CA

5、N驱动器(电平转换)接到CAN总线上,就可以与其他CAN节点进行通讯。DSP与上位机通信部分可以通过SCI异步串行通信口来实现。系统结构图如图1所示。图1　系统结构图3　硬件设计　　采用的DSP芯片自带了CAN控制器模块和SCI串行通信口,但是在系统各节点的连接和与PC机通信上存在电平驱动转换的问题。　　CAN驱动芯片采用TI公司的UC5350驱动芯片。UC5350控制器区域网转换器专为采用CAN通信的工业应用而设计,具有最高可达1Mbit/s的高速收发特性,并且至少可以连接110个节点。图2为UC5350与TMSLF2407芯片的硬件连接图。　　需要注意的是,在CAN

6、传输网络的两个终端CAN节点上,节点的CANH和CANL两根信号线之间一定要跨接1个120Ω的电阻R2,这是为了消除传输中的回流干扰问题。图2　CAN驱动硬件图　　DSP与上位机的通信部分,采用TMS320LF2407的SCI异步串口来完成。由于TMS320LF2407的串行口输入输出均为TTL电平,而IBM-PC机的串行口是按RS-232-C标准设计的,必须经过电平转换才能实现两者之间的通信。设计中采用了符合RS-232标准的驱动芯片MAX232进行电平之间的转换。图3为DSP与PC串口之间的接口硬件图。图3　RS232串口驱动硬件图4　软件设计4.1　CAN模块间通

7、信程序的设计　　TMS320LF2407的CAN模块是1个16位的外设,支持CAN2.0B协议。CAN模块有6个邮箱(MBOX0～MBOX5),其中2个接收邮箱(MBOX0,MBOX1),2个发送邮箱(MBOX4,MBOX5)和2个可配置为接收或发送邮箱(MBOX2,MBOX3);有用于0,1,2和3号邮箱的本地屏蔽寄存器和15个控制/状态寄存器。对它的访问分成控制/状态寄存器的访问和邮箱的RAM访问。这些邮箱位于1个48×16位的RAM中,可被CPU或CAN读写。　　由于系统是1个多节点的远程数据收发系统,因此对各节点CAN模块正确的初