基于CAN總線模塊的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

C8051F060器件具有控制局域網(wǎng)(CAN)控制器，用 CAN協(xié)議進(jìn)行串行通信。Silicon Labs CAN控制器符合 Bosch規(guī)范 2.0A(基本 CAN)和 2.0B(全功能 CAN)。CAN控制器包含一個(gè) CAN核、消息 RAM、消息處理狀態(tài)機(jī)和控制寄存器。C8051F060內(nèi)部的 CAN只是一個(gè)協(xié)議控制器，不提供物理層驅(qū)動(dòng)器。它的工作位速率可以達(dá) 1M位/秒，實(shí)際速率可能受 CAN總線上所選擇傳輸數(shù)據(jù)的物理層的限制。CAN處理器有 32個(gè)消息對(duì)象，可以被配置為發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)、消息對(duì)象及其標(biāo)識(shí)掩碼存儲(chǔ)器在 CAN消息 RAM中。所有數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過(guò)濾的協(xié)議處理全部由 CAN控制器配置 CAN控制器，讀取接收到的數(shù)據(jù)和寫(xiě)入待發(fā)送的數(shù)據(jù)。CAN控制器的時(shí)鐘等于 CIP-51 MCU的時(shí)鐘(SYSCLK)。由于考慮到系統(tǒng)在不同場(chǎng)合的適用性，采用了兩路 CAN驅(qū)動(dòng)器。一路采用 TI公司生產(chǎn)的 SN65HVD230，工作電壓 3.3V，適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的 CAN總線收發(fā)器，其最大傳輸能力可達(dá) 1Mbps。具有失地保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等功能。第 8腳的不同設(shè)置可以使芯片工作于高速、斜坡控制和低功耗 3種工作模式。本測(cè)控卡中，第 8腳接地使芯片工作于高速模式。并聯(lián)在總線上的 30pF的電容 C24, C25可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。
另一路采用的是 82C250CAN收發(fā)器，芯片 82C250是 CAN控制器與物理總線之間的接口，它最初是為汽車(chē)中的高速應(yīng)用(達(dá) 1 Mbps)而設(shè)計(jì)的。器件可以提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。
82C250采用雙向差分驅(qū)動(dòng)，有助于抑制汽車(chē)等惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾。利用 82C250還可方便地在 CAN控制器與驅(qū)動(dòng)器之間建立電氣隔離，以實(shí)現(xiàn)總線上各節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。本系統(tǒng)中 82C250的通信電路如圖 4。

3 軟件實(shí)現(xiàn)
本節(jié)中將對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行詳細(xì)闡述。由于被測(cè)控的幾個(gè)量都是緩慢變化的，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求不高。單片機(jī)大部分時(shí)間在進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，每次測(cè)量結(jié)束后使用查詢方式將測(cè)量結(jié)果保存到數(shù)據(jù)緩沖池中。由于單片機(jī)的 RAM容量有限(C8051F060具有 4K的 RAM )，筆者使用了數(shù)據(jù)緩沖池，以保存一定數(shù)量的測(cè)量結(jié)果。緩沖池使用先進(jìn)先出策略，在保存時(shí)先判斷緩沖池是否填滿，沒(méi)滿時(shí)緩沖指針加 1，數(shù)據(jù)保存進(jìn)下一個(gè)單元，填滿時(shí)使指針指向緩沖池的頂部，數(shù)據(jù)保存進(jìn)緩沖池，以前的數(shù)據(jù)丟掉。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是 CAN通信，因此，在 CAN通信時(shí)采用了中斷方式。整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)部分的軟件流程圖如圖 5。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：本文詳細(xì)介紹了基于 CAN總線模塊的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。該測(cè)控系統(tǒng)是采用 C8051F060作為微控制器，充分利用了該單片機(jī)豐富的片上資源，如 CAN控制器、AD轉(zhuǎn)換器、DA轉(zhuǎn)換器等，最后介紹了軟件的編程思想。