基于DSP和CAN总线的数据采集与处理系统

2.3 通信模块电路设计

目前电力系统的分布式监控系统几乎都是基于RS-485构建的网络，采用半双工的电气协议，这种机制使得在构建复杂工业现场的实时监控网络时存在不足，可靠性低，系统故障隔离能力差。在本设计方案中采用了CAN总线技术。该总线技术具有独特的机制，其主要有以下几个优点：网络节点不分主动主从；采用非破坏总线仲裁；支持竞争；传输距离远；通信速度较高(最大1Mbit/s)；组网灵活；其报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰小，具有自己的协议等；所以现场总线CAN以其自身的优点有效支持分布式控制系统或成为实时控制的串行通信网络。

TMS320LF2407A内带CAN控制器，使整个电路的外围设计简单化，可靠性也得到提高。考虑到CAN 总线数据传输的高速率和抗干扰性，CAN通信方案做了如下几方面设计：DSP的CANRX和CANTX先通过74LVC04A进行3.3V与5V的电平匹配，然后再通过高速光隔TLP113与TJA1050连接，实现了总线的电气隔离；采用了TJA1050作为驱动器代替以往的82C250，TJA1050的优点是完全符合ISO11898标准；高速率最高达1 Mbit/s；电磁抗干扰性能好；不上电的节点不会对总线造成扰动；输出驱动器受到温度保护；至少可以连接110个节点。数字电源VCC和GND是用小功率隔离模块DC/DC进行一次隔离后得到的。增加了通信的抗干扰能力。CAN通信接口电路如图4所示。

3 系统软件设计

本系统的软件在CCS2000的开发环境下编辑、调试的，采用C2000 DSP汇编语言和C语言混合编程。软件采用模块化的开发思想使得模块的调用简洁方便。与硬件两部分相对应，其软件功能划分为采样和通信两个环节。

3.1 采样环节

ADS7864 含有两个可以同时工作的12位A/D转换器，其3个保持信号选择输入的多路开关并且启动A/D转换。这3个保持信号同时有效就可以同时保持6路输入信号，转换的数据分别存放在6个寄存器中。ADS7864的BUSY端接到DSP 的XINT1端，ADS7864把数据转换完成后发出中断请求信号，DSPC相应中断，进入中断服务程序，读取数据。一次读到16位信息，其中DB15表明数据的有效性（高电平有效），DB14，DB13，DB12表示哪个通道，DB11~DB00为该通道的转换的结果。地址/模式信号（A0，A1，A2）选择数据读取数据的方式，本系统设置为全“1”，即采用先入先出方式。根据电路编写程序，程序流程图如图5所示。

图4 CAN通信接口电路

图5 采样模块程序流程图

3.2 通信环节

在使用CAN控制器之前首先必须对它的内部寄存器进行初始化设置。包括相关I/O口、位定时器以及邮箱的相关设置。第1步即为正确配置两个引脚CANTX和CANRX，因为这两个I/O口均为复用口。第2步初始化位定时器：位定时器主要由BCR1和BCR2这两个寄存器组成，包括CAN控制器的通讯波特率、同步跳转宽度、采样次数和重同步方式。第3步初始化邮箱：邮箱初始化主要是设置邮箱的标识符、控制域以及对相应的邮箱赋初值。以下是寄存器初始化的部分原代码：

* MCRB= * MCRB|0X0C0；设置IOPC6和IOPC7为CANNRX，CANTX

* CANIFR=0XFFFF；清除全部CAN中断标志

* CANLAM1H=0X601F；设置邮箱2屏蔽ID寄存器

* CANLAM1L=0XFFFF；

* CANMCR=0X1000； 配置主控制寄存器改变请求

while( * CANGSR&0X0010==0 )continue;等待允许对配置寄存器进行写操作

* CANBCR2=0X03;设置波特率

* CANBCR1=0X05E;

* CANMCR= * CANMCR&am

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