基于μC/OS-II實(shí)時(shí)系統(tǒng)的CAN總線遠(yuǎn)程通信模塊設(shè)計(jì)

引言

　　應(yīng)用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)作為嵌入式設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺(tái)將成為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的主流。μC/OS-II是一種源碼公開、可移植性、可固化、可裁剪、占先式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，目前已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

　　在為電力系統(tǒng)接地選線裝置開發(fā)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，筆者設(shè)計(jì)了集散式的數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)，靈活的組態(tài)適應(yīng)了目前國內(nèi)多數(shù)中低壓輸配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集需求。在此硬件平臺(tái)上，筆者將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II移植到TMS320LF2407A型號(hào)的DSP上，實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)的并行執(zhí)行，系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性得到大幅提升;設(shè)計(jì)了CAN總線驅(qū)動(dòng)程序，使得下位采集處理模塊與上位的主控制器具備了可靠快速的通信功能和協(xié)調(diào)功能。

　　1. 集散式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 集散式選線系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

　　圖中反映出目前變電站常見的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一般的基于集中式數(shù)據(jù)采集方式在應(yīng)用上存在一定的缺點(diǎn)，比如針對不同變電站實(shí)際情況配置不夠靈活等。而基于集散式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)卻具有系統(tǒng)適應(yīng)能力強(qiáng)，組態(tài)方便，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。因此，根據(jù)變電站網(wǎng)絡(luò)的這種結(jié)構(gòu)，本裝置設(shè)計(jì)采用集散式數(shù)據(jù)采集的方式，即在每條支路上均掛接一個(gè)獨(dú)立的智能數(shù)據(jù)采集及處理模塊負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理;主控制器與各智能采集處理模塊通過CAN現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊，從而不僅實(shí)現(xiàn)主控的功能，還具備靈活的集散擴(kuò)充性能。

　　2. CAN總線接口的設(shè)計(jì)

　　在各種現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中，最早為汽車電子設(shè)備互連而開發(fā)的CAN總線由于其簡單靈活的配置以及強(qiáng)大的實(shí)時(shí)控制和檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力而在諸多自動(dòng)化領(lǐng)域中得到了廣泛的使用。

　　美國TI公司DSP產(chǎn)品線中的2000系列是專為工業(yè)控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的數(shù)字信號(hào)處理器，具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力，還集成了豐富的外設(shè)和I/O，成為現(xiàn)代電機(jī)控制、電力系統(tǒng)自動(dòng)化等應(yīng)用中很好選擇。在這款DSP處理器上，自帶了兼容CAN2.0B標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線控制器，因此只需外接一片CAN總線收發(fā)芯片即可使模塊具有完整的CAN總線通信能力，在此使用支持1M bps的PCA82C250收發(fā)器芯片，接口設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 采集模塊CAN總線接口