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          DSP-LF2407A和CAN總線組成的分布式電機控制系統(tǒng)

          作者: 時間:2012-03-29 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/257608.htm

          引言

          CAN(Controller Area Network)控制器局域網(wǎng),主要用于各種設(shè)備監(jiān)測及控制的局域網(wǎng)。最初由德國Bosch公司用于汽車的監(jiān)控系統(tǒng)而設(shè)計,具有良好的功能特性和極高的可靠性,現(xiàn)場抗干擾能力極強, 總線形式為串行數(shù)據(jù)通信總線。

          TI 的24X系列芯片,具有處理性能優(yōu)良(30MIPS),外設(shè)集成度高,程序存儲器容量大,A/D轉(zhuǎn)換速度快等特點,是基于工業(yè)控制而設(shè)計的DSP(數(shù)字信號處理)類芯片。LF2407A以其豐富的集成外設(shè),提供了電機數(shù)字化控制解決方案。其嵌入式控制器,基于CAN2.0B規(guī)范要求,提供了CAN通信功能,可為實現(xiàn)分布式工業(yè)監(jiān)控局域網(wǎng)絡(luò)提供了一個解決方案。

          簡介

          CAN屬于現(xiàn)場總線的范疇,有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN的應(yīng)用范圍很廣,從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的多路界限都可以使用CAN 。在自動化電子領(lǐng)域的汽車發(fā)動機控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中,CAN的位速率可高達1Mbps。

          區(qū)別與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用按控制回路進行一對一連接的方法,現(xiàn)場總線采用智能現(xiàn)場設(shè)備,具有運算、控制和通信功能,可以在現(xiàn)場完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、控制處理等功能,并將有關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到主機及其它現(xiàn)場設(shè)備,實現(xiàn)可徹底的分布式控制。

          特點:

          1系統(tǒng)的開放性。2現(xiàn)場設(shè)備具有高度的自治性和智能化的特點。3系統(tǒng)的高度分散性。4對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性強。

          CAN節(jié)點的分層結(jié)構(gòu)

          CAN對象層(the object layer)

          CAN傳輸層(the transfer layer)

          物理層(the physical layer)

          對象層的功能是報文濾波以及狀態(tài)和報文的處理。傳輸層是CAN協(xié)議的核心。它把接受到的報文提供給對象層,以及接受來自對象層的報文。物理層定義實際信號的傳輸方法。物理層的作用是在不同節(jié)點之間根據(jù)所有的電氣屬性進行位信息的實際傳輸。

          圖1 CAN節(jié)點分層結(jié)構(gòu)

          LF2407A簡介

          DSP(Digital Signal Processing)數(shù)字信號處理,是以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理,以得到符合人們需要的信號形式。LF2407A是一款新型工控型數(shù)字信號處理芯片,具有如下特點:

          一、芯片特點:

          1) 32位CPU,32位ALU,16*16位并行乘法器,3個定標移位器,8個16位輔助寄存器;544字片內(nèi)數(shù)據(jù)/程序DARAM,2K的SARAM,32K片內(nèi)程序FLASH,64K數(shù)據(jù)和存儲器尋址范圍;

          2) 四級流水線操作,八級硬件堆棧,五個外部中斷;

          3) 兩個事件管理器EVA、EVB,包含:16路PWM通道,10路比較CMP單元,4個16位通用定時計數(shù)器,6個捕獲單元CAP,4個積分編碼脈沖QEP單元;

          4) 16路10位A/D 轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換時間為500ns,最高采樣率為1MHz;

          5) 41個可單獨編程的多路復(fù)用I/O引腳;基于鎖相環(huán)電路(PLL)的時鐘模塊;帶實時中斷的看門狗定時器模塊(WATCH_DOG);串行通信接口(SPI)和串行外設(shè)接口(SPI),及CAN 通信模塊接口;

          6) 33ns指令周期,每秒執(zhí)行30MIPS,系統(tǒng)+3.3伏供電。

          二、LF2407A 內(nèi)嵌CAN 控制器

          LF2407A芯片內(nèi)嵌CAN控制模塊,集成了一個全CAN功能的16位控制芯片,且與CAN2.0B協(xié)議完全兼容,支持標準格式和擴展格式。LF2407A的CAN模塊包含兩大部分:CAN控制/狀態(tài)寄存器和CAN郵箱RAM區(qū)。其結(jié)構(gòu)框圖如下:

          圖 2 LF2407-A CAN模塊框圖

          CAN控制/狀態(tài)寄存器部分包含16個16位的CAN控制/狀態(tài)寄存器,分別為控制寄存器、狀態(tài)寄存器、中斷寄存器和接收屏蔽寄存器。完成對象層和傳輸層包括的所有由ISO/OSI 模型定義的數(shù)據(jù)鏈路層的服務(wù)和功能。實現(xiàn)控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標定、故障界定等。

          CAN 控制器接口----PCA82C250: PCA82C250 是CAN 協(xié)議控制器和物理總線的接口。此器件對總線提供差動發(fā)送能力,對CAN 控制器提供差動接收能力,符合“ISO11898 ”標準。


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