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基于CAN的電源控制系統設計
2012年05月16日 09:55 來源:互聯網 作者:秩名 我要評論(0)
CAN總線是一種能有效支持分布式控制系統的串行通信網絡,一方面,其通信方式靈活,可實現多主方式工作,還可實現點對點、點對多點等多種數據收發方式;另一方面,他能在相對較大的距離間進行較高位速率的數據通信,例如在3.3 km的距離內其傳輸速率可達20 kb/s。我們的系統是由上位機對多臺并列的單電源控制系統進行控制管理,單電源的間距在100 m左右,且其必須置于較高的位置,系統之間要進行快速的數據傳輸,CAN總線能很好的滿足該系統的要求。
1 系統總體結構
圖1是該集散電源控制系統的結構示意圖。
其中:CAN0節點是上位機。
本系統用的是C51單片機,外接CAN控制器SJA1000,他對下面多臺下位機傳送控制定值,并且在收集下位機送來數據后對其進行分析計算以改變定值。節點CAN1~CAN31(最多可有31臺)為各單電源的控制部分,我們采用的是TI公司的TMS320LF2407芯片做主控,其上集成有CAN控制器模塊。
2 LF2407及其集成CAN控制模塊介紹
LF2407是TI公司推出的定點DSP處理器,他采用高性能靜態CMOS技術,供電電壓為3.3 V,指令周期可達25 ns,其上集成了包括CAN控制器在內的多個外圍模塊及存儲器,適用于電機及逆變電路的控制。
CAN控制器模塊是集成于LF2407中的一個16位外設模塊。該模塊具有以下特性:
(1)支持CAN2.0B協議,支持標準標識符(11位)及擴展標識符(29位),支持數據幀與遠程幀。
?。?)配置有6個郵箱,2個接收(0,1號),2個發送(4,5號),2個可配置(3,4號);每個郵箱數據長度為8 B。接收郵箱可進行標識符屏蔽。當標識符位被屏蔽時,在接收數據幀時無須對該位標識符進行校驗。
(3)具有可編程的位定時器、中斷服務和CAN總線喚醒功能。
?。?)能自動回復遠程請求,當發送錯誤或數據丟失時,有自動重發功能?! ∶總€郵箱寄存器包含7個字的信息,與各功能模塊控制寄存器相類似,LF2407為其分配了固定的數據存儲器地址,例如郵箱0,其寄存器分配如下:
MBX0A~D(4個字的存儲空間)地址:7204~7207其中:標識符(按29位設置)在MSGIDnH的后13位和MSGIDnL中。
3 硬件電路設計及調試
在設計LF2407的CAN通信電路時應注意一個問題,即2407的供電電壓為3.3 V,其CAN控制模塊輸出的高電平也只有3.3 V,與CAN驅動器PCA80C250電平(5 V)不兼容,在設計電路時加隔離光耦時要加以注意。圖2所示為下位機側的CAN通信原理圖。
由于TX的輸出光耦采用的是射極輸出方式,我們的輸出光耦應采用6N136(137由于其結構原因不能滿足要求),圖3是我們進行數據發送時測試得到的R42兩端的電壓波形(輸出10101010…)
由我們對CAN通信控制器的位配置寄存器BCR1的設置可知,每一位數據所占的時間段中,我們的采樣點在70%的時間點,在這一點的輸出電壓必須在額定高低電平的設定值范圍內。我們選定R42=5 kΩ,得到以上波形,滿足采樣點處高電平≥3.5 V,低電平≤1.5 V。