线束测试仪硬件电路设计参考..pdfVIP

电路设计

测试仪按照内部实现的功能原理可分为5个单元，包括主控CPU及外围电路单元、

CAN通信接口单元、测试激励单元、测试通道切换单元、测量单元，如下图：

图1测试仪电路结构图

如图中线框内所示为测试仪结构，CAN总线可连接上位机与测试仪通信，外部的电缆

网络上标准的电缆接口通过1.2米长的转接线缆与测试仪接口的针点一一对应。

测试仪各结构单元细分功能如下：

1)主控CPU系统单元

该单元是线缆测试仪的核心，主要完成各项功能测试、过程控制、测试数据采集处理

及存储、与上位机通信并上传测试数据等。

2)CAN通信接口单元

该单元实现CAN总线数据收发功能。

3)测试激励单元

该单元提供各项功能测试的激励，包括9V及以下低压激励源、20VDC-2000VDC激

励源、交流100~800VAC、低压交流等激励源。

4)测试通道切换单元

该单元负责将需要测试的线缆通道接入测试回路。

5)测量电路单元

该单元主要负责实现电压信号的获取、调理、AD采样等，包括导通、绝缘、耐压和

电容几种测试电路，主控CPU根据当前的测试模式将相应的测试电路接入测试回路。

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1.1.1.1主控单元

主控单元以TI公司DSPTMS320F2812为主控芯片，当接收到来自上位机的各种测试

命令和数据后，开启相应的测试项目，负责完成测试电路的过程控制、测试数据的采集、

处理、分析、存储、上传等功能。其最小系统主要包括供电电路设计、时钟电路、复位电

路、存储电路、FPGA电路、以及其它一些功能电路等。

本方案所选主系统控制芯片为TMS320F2812，它是TI(TexasInstruments)推出的一款

面向工业控制应用的高性能定点数字信号处理器。TMS320F2812基于高性能的32位CPU，

主频最高可达150MHZ，除了具备强大的运算能力外，片内还继承了丰富的外设模块，便

于构成高性能的工业测控系统。TMS320F281x除了具有其他DSP芯片所具有的的强大运

算能力和实时响应能力外，片内还集成了大容量的Flash存储器和高速RAM，并提供了许

多实用与控制系统的片内外设和接口，如A/D转换模块、串行外设几颗接口SPI和SCI、

增强型控制局域网接口等。

图2TMS320F2812最小系统

本方案采用的扩展控制芯片主要为EP2C5T144C8，用于对负责通道切换的继电器进行

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逻辑控制。它是Altera公司推出的CycloneⅡFPGA。CycloneⅡ芯片制造使用90nm工

艺，1.2v内核供电，属于低成本FPGA，CycloneIIFPGA的成本比第一代Cyclone器件低

30%，逻辑容量大了三倍多，可满足应用需求。

图3扩展控制原理图

1.1.1.2CAN通讯接口单元

本系统采用的主控芯片支持增强型CAN(eCAN)通信，其接口与CAN2.0B标准接口完

全兼容。

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图4eCAN总线模块功能框图

eCAN通信缩短了通信时间，减少了通信时DSP资源开销，误码率低，能很好的解决

与上位机的通信问题。另外DSP的CAN总线模块作为总线结点，还需要在模块处理器和

和总线间增加电平转换和隔离电路，以确保正确的CAN通信数据收发。

CAN接口电路原理图如下：

图5CAN通讯接口图

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1.1.1.3测试激励单元

激励源设计主要包括导通测试激励源、低压绝缘测试激励源、电容测试激励源、

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