基于CAN總線的淋浴噴頭噴射流動場測試系統(tǒng)
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3 智能節(jié)點通信接口設(shè)計
掛接在CAN總線上的智能節(jié)點在該分布式測試系統(tǒng)中一方面能根據(jù)系統(tǒng)需要獨立完成數(shù)據(jù)采集、控制等任務(wù)，另一方面能夠與系統(tǒng)其他節(jié)點進行參數(shù)同步和信息傳遞。
MCP2551是CAN控制器與物理總線接口的芯片，它用于增強總線的驅(qū)動能力，從而增加cAN總線的通信距離并使得總線上可以掛接更多的節(jié)點。
為保證整個測控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和CAN總線通信的可靠性，在硬件上加入了多種抗干擾措施。在電路板的電纜入口處使用的LC濾波器，可以濾除CAN總線電纜中傳導(dǎo)的各種高頻干擾信號。瞬態(tài)抑制二極管TVS并聯(lián)在信號線和信號地線之間，用來釋放電纜受到雷擊或靜電放電時產(chǎn)生的浪涌高壓。在MCP2510和MCP2551之間使用的2個光耦6N137，能很好地解決傳導(dǎo)干擾問題，具有良好的電絕緣和抗干擾效果。隔離型DC／DC芯片B050S-1W將光耦兩端電源隔離開。另外，為了匹配總線阻抗和消除傳輸線上的信號反射，當(dāng)節(jié)點位于CAN總線終端時，用跳線選擇加上120 Ω的電阻?？偩€連接介質(zhì)選用屏蔽雙絞線，屏蔽層接地。
3．1 通信接口硬件電路
系統(tǒng)中除主節(jié)點通過PCI-CAN適配卡接入CAN總線外，各子節(jié)點與總線的接口需要自行設(shè)計。考慮到各智能節(jié)點所要實現(xiàn)的功能各不相同，為使微處理器能有更靈活的選擇，同時方便通信程序的移植，加快開發(fā)進度，系統(tǒng)中子節(jié)點均使用相同的獨立CAN總線控制器。子節(jié)點通信模塊的硬件電路如圖3所示，主要由微處理器(MCU)、CAN控制器MCP2510和CAN收發(fā)器MCP2551組成。其中，MCU實現(xiàn)CAN總線應(yīng)用層功能，MCP25lO和MCP2551實現(xiàn)CAN總線物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/191761.htm
MCP2510是一款帶SPI接口的獨立CAN控制器，完全支持CAN總線V2．0A／B技術(shù)規(guī)范，能夠發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)和擴展報文，同時具有驗收濾波和報文管理功能。它內(nèi)含3個發(fā)送緩沖器、2個接收緩沖器。MCU能通過標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口完成對MCP2510的初始化、工作狀態(tài)控制以及數(shù)據(jù)的讀寫，SPI最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達5 Mbps。此外，MCP2510還具有靈活的中斷管理能力，產(chǎn)生的中斷可以反饋給MCU來處理，滿足不同的實時操作需求。
3．2 通信接口程序設(shè)計
CAN總線節(jié)點的接口軟件為應(yīng)用層訪問CAN控制器MCP2510提供了一個便捷通道，該通道屏蔽了MCP2510工作的實現(xiàn)細節(jié)，使得應(yīng)用層面向通信是透明的。通信接口程序主要包括初始化、數(shù)據(jù)的發(fā)送和數(shù)據(jù)的接收3個部分。完成這3部分程序的編制后，就能進行一般的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。
MCU對MCP2510的初始化操作包括設(shè)置SPI數(shù)據(jù)傳輸速率、CAN通信波特率、濾波寄存器和屏蔽寄存器以及中斷允許標(biāo)志位等。系統(tǒng)中所有節(jié)點設(shè)置為同一通信波特率，否則設(shè)備間將無法正常通信。
CAN初始化完畢后，方可進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。為保證發(fā)送數(shù)據(jù)的完整性和數(shù)據(jù)接收的實時性，各節(jié)點根據(jù)需要主動進行數(shù)據(jù)的發(fā)送，而數(shù)據(jù)的接收采用中斷方式。
發(fā)送數(shù)據(jù)時，將待發(fā)送的數(shù)據(jù)打包成符合CAN協(xié)議幀格式的報文后寫入發(fā)送緩沖器，并啟動發(fā)送。在寫發(fā)送緩沖器前先查詢其狀態(tài)，只有在有空閑的發(fā)送緩沖器時才將報文寫入。啟動發(fā)送后，通過查詢狀態(tài)寄存器或發(fā)送成功中斷標(biāo)志來判斷報文是否發(fā)送成功。
總線報文通過中斷方式進行接收，此中斷在接收緩沖器滿時被觸發(fā)。報文傳至某一接收緩沖器后，與該接收緩沖器對應(yīng)的中斷標(biāo)志寄存器的RXNIF位將置1。一旦緩沖器中的報文處理完畢，MCU將該位清除等待接收下一條報文。該控制位提供的鎖定功能確保在MCU尚未處理完上一條報文前，MCP2510不會將新的報文載入接收緩沖器。
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