CAN总线测控技术及其应用ch5.ppt

第5章 CAN总线智能节点的开发 测控系统中，首先要通过测量装置获取相关的输入参数，然后执行控制算法，做出相应的控制决策，启动执行设备实现对系统的控制。 例：温室控制系统 基于现场总线建立的测控系统将单个分散的测量仪表和控制设备变成网络节点，将控制系统中所需的基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化等功能也分散到各个节点中。因而总线上的节点应该具有总线通信功能、测量或控制功能，还要具有相当的协调能力，这必然离不开微处理器，这种类型的节点称为智能节点。 5.1 CAN智能节点的硬件设计 5.1.1 CAN智能节点的硬件结构 5.1.2 CAN智能节点的硬件实现 5.1.2.3 具体功能单元 智能节点总共有4种：DI（数字量输入）、DO（数字量输出）、AI（模拟量输入）、AO（模拟量输出）。 1.DI节点 8路开关量输入功能 输入直流信号0~24V 使用TLP521-4光电耦合器隔离外部输入端与智能节点其他单元 与外部通道之间使用74LS45缓冲外部开关量的读入 DI节点具体功能单元的设计 2.DO节点 8路开关量输入功能 输入直流信号0~24V 输出电流可达500mA 使用TLP521-4光电耦合器隔离外部与智能节点其他单元 光电隔离电路后，使用输出驱动芯片ULN2803A 与外部通道之间使用74LS373锁存向外输出的开关量 DO节点具体功能单元的设计 3. AI节点 4路8位A/D功能 输入模拟量为0~5V或4~20mA电流 输入形式为差分形式 由A/D转换器TLC0838来实现，技术参数如下 分辨率：8位； 转换时间：时钟频率为250KHz时约为32us； 总非调整误差小于±1LSB ； 单5V供电，输入范围为0~5V； 工作温度：0~70oC； 与ADC0838兼容，但不带内部齐纳稳压电路； 8路输入通道，可配置为单端或差分输入，也可配置为伪差分输入； 基准输入电压可任意调整； 在全8位分辨率下允许任意小的模拟电压有编码间隔 TLC0838引脚图 AI节点具体功能单元的设计 4. AO节点 4路8位D/A输出功能，由D/A转换器TLC5620实现。 5.1.3 CAN智能节点的硬件抗干扰措施 测控系统在工作中会受到各种形式的干扰，同时由于器件自身及线路的噪声影响，常会使系统失灵。智能节点运用于工业现场，受到影响的可能更大，在原理图设计和PCB设计时更应该多考虑抗干扰措施。在实际开发中，可采用以下措施提高智能节点的抗干扰能力。 5.1.3.1 电源干扰的防护 采用宽电压输入、隔离稳压型输出的电源模块为智能节点供电 在电源模块的输出侧加上电容滤波网络，增加电源的稳定性，滤除电源的尖峰干扰； 过程通道和智能节点的核心模块相互隔离，分别供电，减少以耦合方式串入的干扰。 5.1.3.2 过程通道干扰的防护 过程通道是前向通道、后向接口与智能节点主控单元之间传输信息的通道，也是干扰进入的主要途径之一。在设计智能节点时，过程通道与主控制单元之间采用了光电耦合器，切断了过程通道与主控制单元之间的联系；同时，还可以有效地抑制尖峰脉冲以及各种噪声干扰，从而使过程通道上的信噪比大大提高。 5.1.3.3 PCB设计时的抗干扰措施 （1） 将数字器件与模拟器件分区布置 （2） 配置去耦电容 （3） 在布线上，使两面的线条垂直交叉，以减少磁场耦合 （4）电源线及地线尽量加粗 5.2 CAN智能节点的软件设计 5.2.1 CAN智能节点的软件模型 智能节点硬件按照相同的模式开发，通信过程遵循相同的应用协议，因而智能节点软件也具有相同的模式。 为了高效率地编写智能节点软件，也为继续开发其他功能的智能节点提供方便，我们依据智能节点的硬件模型、应用协议，以及温室控制系统的实际情况，提出了智能节点软件模型。 智能节点软件模型包括四个部分： CAN基本通信部分 应用层协议 数据字典 具体应用 智能节点的软件模型 5.2.2 CAN智能节点的软件实现（略） 5.3 CAN智能节点的调试 硬件正常是整个调试工作的基础，在进行软件调试之前首先需要仔细检查硬件连接，保证每一个连接都是正确的，没有虚焊。在所有的硬件连接中，主控制器与CAN协议控制器之间的连接尤为重要，它直接关系到CAN网络通信的成败，因此需要对这一部分的连接做更为仔细的查验。 检测步骤如下： 智能节点上电复位后，检测SJA1000的复位端电平应为高电平； 向SJA1000的测试存储器写入0AAH，再读SJA1000的测试存储器的结果是否一