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智能傳感器的CAN總線接口設(shè)計

作者: 時間:2011-08-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:為使可即插即用于的測控系統(tǒng),以混合信號微處理器C8051F041為核心,構(gòu)建可嵌入轉(zhuǎn)換,將輸出信息轉(zhuǎn)換為上的報文信息;針對大多數(shù)模擬傳感器輸出信號較弱的特點(diǎn),C8051F041結(jié)合AD623等模擬電路對傳感器信號進(jìn)行必要的濾波、程控放大、零點(diǎn)校準(zhǔn)、A/D變換,并由其內(nèi)部集成的控制器轉(zhuǎn)換為CAN報文信息,通過外接的CAN驅(qū)動器CTM8251T最終接入CAN;CAN控制器使該傳感器成為一個CAN節(jié)點(diǎn),通過定義CAN應(yīng)用層協(xié)議,使傳感器插入后立即以較低優(yōu)先級傳送傳感器電子數(shù)據(jù)表單,接收必要的參數(shù)設(shè)定,從而實(shí)現(xiàn)傳感器即插即用。
關(guān)鍵詞:CAN;CAN通信協(xié)議;C8051F041;CAN控制器;CAN收發(fā)器

引言
測控系統(tǒng)離不開傳感器。由于各種傳感器的工作原理不同,其最終輸出的電量形式各不相同。即使同一類傳感器,其靈敏度、測量范圍不同,相同電信號代表的物理量也不盡相同。因此,傳統(tǒng)的測控系統(tǒng),必須對系統(tǒng)中的每一個傳感器進(jìn)行配置,傳感器類型、靈敏度、測量范圍等的細(xì)微改變都將導(dǎo)致系統(tǒng)(主要是軟件和部分硬件)的重新設(shè)置。若要增/減傳感器,以改變測控系統(tǒng)的規(guī)模,則需對整個系統(tǒng)(軟件、硬件及布線)。進(jìn)行重新配置。這無疑極大地限制了測控系統(tǒng)的靈活性,制約了測控系統(tǒng)的擴(kuò)展性。CAN的通信硬件簡單,通信線少,通信介質(zhì)可以為雙絞線、同軸電纜或者光纜。將測控系統(tǒng)配置為CAN結(jié)構(gòu),將目前廣泛應(yīng)用的各種模擬傳感器,配以CAN總線接口,使之成為CAN總線上的一個節(jié)點(diǎn),即易于實(shí)現(xiàn)傳感器的即插即用,也提高了測控系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。

1 傳感器/CAN智能接口系統(tǒng)構(gòu)成
傳感器/CAN智能接口的作用主要有兩點(diǎn):一是控制傳感器的信號調(diào)理,將傳感器的輸出模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,并進(jìn)行相應(yīng)的處理,形成可發(fā)送的CAN報文信息;二是控制CAN驅(qū)動器,收/發(fā) CAN總線上的報文信息,并執(zhí)行相應(yīng)的智能控制。智能接口系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/161549.htm

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針對大多數(shù)模擬傳感器輸出信號較弱的特點(diǎn),接口首先對傳感器信號進(jìn)行一級放大和濾波的預(yù)處理,預(yù)處理后的傳感器信號幅度在200 mV左右,單端輸出。此后對該信號的處理完全由基于SOC技術(shù)的混合信號微處理器C8051F041自動完成,如信號的程控放大、信號的零點(diǎn)校準(zhǔn)、信號的A/D變換、信號的數(shù)字濾波以及CAN報文的形成和收發(fā)控制等;C8051F041是該接口的核心,它不僅完成傳感器信號到CAN報文的轉(zhuǎn)換;更通過對傳感器信號調(diào)理的智能控制和對CAN應(yīng)用層的編程,實(shí)現(xiàn)傳感器的即插即用。

2 傳感器信號調(diào)理
考慮到絕大多數(shù)傳感器信號較弱,且包含大量的噪聲信號,因此需首先對傳感器輸出的模擬信號進(jìn)行必要的調(diào)理,信號調(diào)理由信號預(yù)處理電路結(jié)合S0c中的模擬外設(shè)實(shí)現(xiàn),如圖2所示。在此,信號調(diào)理主要對傳感器信號進(jìn)行了必要的濾波、放大和零點(diǎn)校準(zhǔn)。

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