基于Cortex-M7的矿用CAN中继器的设计.pdf

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1、李俊峰，武灵杰，白树君，等．基于Cortex—M7的矿用CAN中继器的设计[J]．煤矿机电，2016(6)：39-41，44·doi：10．16545／j．cnki．cruet．2016．06．010基于Cortex—M7的矿用CAN中继器的设计李俊峰，武灵杰，白树君，刘平献(中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院，北京100083)摘要：针对煤矿井下CAN通信设备大于110个或传输距离大于10km09情况，设计了一套中继器，采用飞思卡尔最新的以Coaex．M7为核心的KV5x系列芯片，以保障运算速

2、度与可靠性。该设备不但增加了通信设备的数量，还延长了数据传输的距离，同时通信速率自适应能防止某节点的故障信号影响到整条线路。关键词：串口通信协议；中继器；通信速率自适应；微处理器Cortex—M7中图分类号：TD65+5文献标识码：B文章编号：1001-0874(2016)06—0039—04DesignofMineCANRepeaterBasedonCortex—M7血几咖ng，WuLingfie，BaiShujun，LiuPingxian(SchoolofMechanicalElectronic

3、&InformationEngineering，ChinaUniversityofMining＆Technology，Beijing100083，China)Abstract：ForCANcommunicationequipmentinundergroundcoalmineislargerthan110ortransmissiondistancemorethan10km，designarepeater，theflythinkofCarlthelatesttoCoaex·M7asthecoreKV5x

4、serieschip，guaranteetheoperationspeedandreliability．Notonlyincreasethenumberofcommunicationequipment，butalsoextendthedatatransmissiondistance，whilethecommunicationrateadaptivecanpreventanodefaultsignalaffectsthewholeline．Keywords：serialportcommunicatio

5、nprotocol；repeater；communicationrateadaptive；microprocessorCodex·M70引言煤矿井下环境复杂，设备众多，井下设备装置、仪表等都很容易受到各式各样信号的干扰，故设备之间及设备与主机的通信尤为重要。ControllerAreaNetwork是CAN总线的缩写(以下简称CAN)，作为一个国际标准化的串行通信协议，已在控制器局域网中有着不可替代的位置¨引。它在强噪音环境下误码率低，安全性高，具有更好的故障隔离能力。CAN总线节点在错误严重时能及

6、时关闭与总线的链接，保护各节点，即使总线在某个节点损坏时也不会导致整个总线停止工作。CAN总线允许的设备总数上限为I10，通信距离最大为10km。CAN总线中继器能更好地解决组网过程中通信距离和节点个数增加等信息通信问题。本文以Codex．M7为核心设计了矿用CAN中继器，使其在总线设备数量大于110或通信距离大于10km时保障原通信系统能正常工作‘3

7、。1总体设计在煤矿井下安全生产过程中，监控系统的监测点大部分分布在矿井下，在较深的矿井下，湿度、压强等因素不确定，监测点容易受到较强的电磁辐射和耐潮

8、耐腐的影响，使通信传输的信号在传输过程中的可靠性降低。CAN总线中继器使用在许多通信设备以及节点分布比较远的场合，或者通信网络有比较强的干扰信号，此时加入CAN总线中继器，便可以有效地保证数据的通信，还可以保证较高的通信速率以满足数据的快速传输，实现对通信线路中的信号放大，对有效数据进行转发。中继器可以·40。煤矿机电2016年第6期对网络进行拓扑m3，原理如图1所示。路框图如图3所示。图1中继器网络拓扑原理图在增加CAN总线负载能力时，也对数据的传输带来了一定的延时，同时实现了两个网络中不同通信速

9、率之间的数据交换∞J。通过对CAN总线通信速率的设置可以实现所需的特定功能。例如屏蔽掉不需要的信息，减轻CAN总线的网络负担。当某个网段发生错误时，不会对整个网络的传输产生影响，降低网络受到干扰的程度，使系统网络的稳定性和适应性增强。CAN中继器的系统结构图如图2所示，选择以Codex．M7为核心的KV5x系列芯片，主控制板和收发器组成，由这两部分构成的中继器实现了延长传输距离、增加网络节点、缩短数据转发时延以及通信速率自适应等功能，较好地达到了设计的要求。●——_—