CAN总线测控技术及其应用ch5.ppt

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1、第5章CAN总线智能节点的开发测控系统中，首先要通过测量装置获取相关的输入参数，然后执行控制算法，做出相应的控制决策，启动执行设备实现对系统的控制。例：温室控制系统基于现场总线建立的测控系统将单个分散的测量仪表和控制设备变成网络节点，将控制系统中所需的基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化等功能也分散到各个节点中。因而总线上的节点应该具有总线通信功能、测量或控制功能，还要具有相当的协调能力，这必然离不开微处理器，这种类型的节点称为智能节点。5.1CAN智能节点的硬件设计5.1.1CAN智能节点的硬件结构主

2、控制器CAN协议控制器CAN总线驱动器具体功能单元主控制器是整个节点的控制中心，通过访问CAN协议控制器来实现对CAN总线的访问；同时，控制具体功能单元实现测量或控制功能。主控制器一般根据节点所要实现的功能的复杂程度和技术需求来选择，可以是单片机、DSP处理器或其他较高档次的CPU。具有给定标识符且DLC(数据长度码)不为0的数据帧仅可由一个节点启动。否则，在某时刻如果几个节点同时发送，将造成仲裁失效。相同信息标识符不同DLC的远程帧不能同时发送，若相同信息标识符不同DLC的远程帧同时启动，由于它们的仲裁场完全相同，C

3、AN仲裁机制无法确定总线的拥有权，将导致无法解决的冲突。信息标识符的高7位不能全为1。5.1.2CAN智能节点的硬件实现5.1.2.1主控制器单元主控制器单元可分为两个部分：主控制器和监控电路：主控制器AT89C52监控电路监控电路主要包括：手动复位电路上电自动复位电路看门狗电路（MAX805L）复位电平调理电路复位电路和看门狗电路输出的复位信号经过调理后，形成两个同步的信号：一个为高电平有效，用于需要高电平复位的器件（AT89C52）；另一个为低电平有效，用于需要低电平复位的器件（SJA1000）程序紊乱时恢复到输出

4、前的正确状态提供自动或手动复位5.1.2.1主控制器单元主控制器单元可分为两个部分：主控制器和监控电路：主控制器AT89C52监控电路监控电路主要包括：手动复位电路上电自动复位电路看门狗电路（MAX805L）复位电平调理电路复位电路和看门狗电路输出的复位信号经过调理后，形成两个同步的信号：一个为高电平有效，用于需要高电平复位的器件（AT89C52）；另一个为低电平有效，用于需要低电平复位的器件（SJA1000）程序紊乱时恢复到输出前的正确状态提供自动或手动复位5.1.2.2CAN通信单元协议控制器选用Philips的S

5、JA1000，总线驱动器采用Philips的PCA82C250智能节点公共部分电路设计：5.1.2.3具体功能单元智能节点总共有4种：DI（数字量输入）、DO（数字量输出）、AI（模拟量输入）、AO（模拟量输出）。1.DI节点8路开关量输入功能输入直流信号0~24V使用TLP521-4光电耦合器隔离外部输入端与智能节点其他单元与外部通道之间使用74LS45缓冲外部开关量的读入DI节点具体功能单元的设计2.DO节点8路开关量输入功能输入直流信号0~24V输出电流可达500mA使用TLP521-4光电耦合器隔离外部与智能节

6、点其他单元光电隔离电路后，使用输出驱动芯片ULN2803A与外部通道之间使用74LS373锁存向外输出的开关量DO节点具体功能单元的设计3.AI节点4路8位A/D功能输入模拟量为0~5V或4~20mA电流输入形式为差分形式由A/D转换器TLC0838来实现，技术参数如下分辨率：8位；转换时间：时钟频率为250KHz时约为32us；总非调整误差小于±1LSB；单5V供电，输入范围为0~5V；工作温度：0~70oC；与ADC0838兼容，但不带内部齐纳稳压电路；8路输入通道，可配置为单端或差分输入，也可配置为伪差分输入；基

7、准输入电压可任意调整；在全8位分辨率下允许任意小的模拟电压有编码间隔TLC0838引脚图AI节点具体功能单元的设计4.AO节点4路8位D/A输出功能，由D/A转换器TLC5620实现。TLC5620引脚图AO节点具体功能单元的设计5.1.3CAN智能节点的硬件抗干扰措施测控系统在工作中会受到各种形式的干扰，同时由于器件自身及线路的噪声影响，常会使系统失灵。智能节点运用于工业现场，受到影响的可能更大，在原理图设计和PCB设计时更应该多考虑抗干扰措施。在实际开发中，可采用以下措施提高智能节点的抗干扰能力。5.1.3.1电源

8、干扰的防护采用宽电压输入、隔离稳压型输出的电源模块为智能节点供电在电源模块的输出侧加上电容滤波网络，增加电源的稳定性，滤除电源的尖峰干扰；过程通道和智能节点的核心模块相互隔离，分别供电，减少以耦合方式串入的干扰。5.1.3.2过程通道干扰的防护过程通道是前向通道、后向接口与智能节点主控单元之间传输信息的通道，也是干扰进入的主要途径