CAN總線技術(shù)和DSP技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

覃嘉恒

（南通開(kāi)放大學(xué)，江蘇 南通 226006）

CAN總線技術(shù)和DSP技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

覃嘉恒

（南通開(kāi)放大學(xué)，江蘇 南通 226006）

對(duì)于故障診斷和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)直接影響其運(yùn)行性能和質(zhì)量。為此文章提出一種DSP+CAN的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，選擇TMS320LF2407芯片進(jìn)行采集數(shù)據(jù)信息的處理，通過(guò)CAN完成其數(shù)據(jù)信息的傳輸，有效克服了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中存在的數(shù)據(jù)傳輸速率和穩(wěn)定性問(wèn)題，滿足了故障診斷與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求，提高了故障診斷和監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。

CAN總線；DSP；數(shù)據(jù)傳輸；

隨著各種自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，故障診斷和檢測(cè)在其運(yùn)行中的地位越來(lái)越重，從而確其運(yùn)行的可靠性和安全性。傳統(tǒng)情況下常采用聽(tīng)診、目測(cè)以及觸測(cè)法等對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，對(duì)檢測(cè)人員知識(shí)和技術(shù)水平的要求較高，且受檢測(cè)人員主觀意識(shí)水平的影響較大，影響故障診斷和檢測(cè)的質(zhì)量。為此，文章提出DSP技術(shù)和CAN總線技術(shù)，利用 DSP的快速數(shù)據(jù)處理能力，將檢測(cè)到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，便于監(jiān)控人員的查看和存儲(chǔ)，為設(shè)備故障診斷和分析提供可以參考的依據(jù)。該檢測(cè)方法具有檢測(cè)精度高，數(shù)據(jù)處理速度快，不受檢測(cè)人員主觀意識(shí)影響等特點(diǎn)，有效提升了故障診斷和檢測(cè)系統(tǒng)的擴(kuò)展性，降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的難度。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

文章設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇TMS320LF2407芯片作為其DSP處理部分，自帶了CAN通訊模塊。該故障檢測(cè)系統(tǒng)包括了一個(gè)DSP芯片和外圍電路，運(yùn)行過(guò)程中，DSP芯片將傳感器采集到的所有數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行分析和處理。然后，再將處理完成的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，完成信號(hào)的D/A、F/V、濾波以及功放處理。DSP系統(tǒng)中還包括了數(shù)據(jù)通信模塊和人機(jī)對(duì)話模塊，從而確保系統(tǒng)能夠方便地實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接，并且利用CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接，完成數(shù)據(jù)信息的傳輸和控制。本系統(tǒng)還會(huì)給各個(gè)模塊分配相應(yīng)的地址，利用CPLD實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊程序的驅(qū)動(dòng)。整個(gè)系統(tǒng)具有較高的靈活性、適應(yīng)性和保密性。

3 通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在CAN總線的控制器中有一個(gè)控制器模塊，該模塊主要完成對(duì)外來(lái)數(shù)據(jù)以及下屬的控制器進(jìn)行正確的設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)控制器之間的通信。eCAN通信模塊在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)也是采用的模塊化的設(shè)計(jì)，其中主要包括的內(nèi)容有：系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收模塊三個(gè)主要功能模塊以及中斷處理，超載處理等一些功能模塊，從而行程一個(gè)完整的通信模塊。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，各個(gè)模塊相互獨(dú)立，有效保證了各個(gè)模塊功能的可移植性。

（1）eCAN模塊。在總線模塊功能設(shè)計(jì)時(shí)首先需要對(duì)模塊進(jìn)行初始化設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行初始化設(shè)計(jì)時(shí)主要是對(duì)時(shí)鐘使能、引腳的定義、波特率的設(shè)定和收發(fā)郵箱等參數(shù)的配置，為了保證初始化的順利進(jìn)行，在初始化進(jìn)程中還采用了EALLOW 保護(hù)，初始化完成之后，系統(tǒng)才能夠進(jìn)行正常工作。首先需要關(guān)閉看門(mén)狗功能，然后讀時(shí)鐘模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)鎖相環(huán)設(shè)置運(yùn)行穩(wěn)定之后對(duì)GPIO進(jìn)行配置，使其中的CANTX引腳用于CAN信號(hào)的發(fā)送操作，而CANRX引腳用于CAN信號(hào)的接收操作，在完成配置之后就是eCAN的標(biāo)準(zhǔn)工作參數(shù)，然后再對(duì)模塊運(yùn)行的波特率進(jìn)行設(shè)置。

（2）數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。在本次設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)的傳輸都是利用郵箱中的報(bào)文功能完成的，然后利用位仲裁的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)總線的訪問(wèn)，也就是在報(bào)文開(kāi)始時(shí)需要發(fā)送各節(jié)點(diǎn)的標(biāo)志符，然后再將其中的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)幀的方式進(jìn)行傳送。但是要注意在進(jìn)行郵箱數(shù)據(jù)配送時(shí)需要先關(guān)閉郵箱才可以進(jìn)行操作，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)域的置位，最后對(duì)郵箱的ID和信息控制寄存器進(jìn)行設(shè)置。在本次設(shè)計(jì)中主要利用數(shù)據(jù)的中斷接收和查詢(xún)發(fā)送方式，對(duì)接收標(biāo)志寄存器的狀況以及數(shù)據(jù)的接收和傳送進(jìn)行判斷。其中數(shù)據(jù)的發(fā)送就是對(duì)郵箱完成配置之后，使郵箱發(fā)送模式的使能端有效，然后將發(fā)送的信息送入到請(qǐng)求寄存器中的標(biāo)志位上，從而啟動(dòng)信息發(fā)送功能，CAN模塊對(duì)發(fā)送的信息進(jìn)行處理并發(fā)送，當(dāng)信息發(fā)送成功之后模塊中的TRS標(biāo)志位會(huì)復(fù)位，假如說(shuō)在信息發(fā)送時(shí)需要不斷的發(fā)送信息，就需要對(duì)郵箱不斷地進(jìn)行刷新。數(shù)據(jù)接收就是在完成郵箱配置時(shí)，使郵箱接收模式的使能端有效。當(dāng)接收到信息之后，信息掛起寄存器的標(biāo)志位會(huì)被置位，從而產(chǎn)生中斷，這樣CPU就可以從RAM中讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)被讀取之后會(huì)對(duì)RMP的狀態(tài)進(jìn)行改變。假如說(shuō)狀態(tài)為1，則說(shuō)明數(shù)據(jù)已經(jīng)損壞。

3 結(jié)語(yǔ)

文章利用DSP+CAN技術(shù)完成了故障診斷與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保了DSP系統(tǒng)中上位機(jī)和下位機(jī)之間數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳輸、存儲(chǔ)和顯示。DSP技術(shù)的應(yīng)用克服了傳統(tǒng)單片機(jī)技術(shù)運(yùn)算能力和實(shí)時(shí)性較差的問(wèn)題，具有較高的靈活性。CAN總線技術(shù)則具有較高的抗干擾性和可靠性，提高了故障診斷與監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中各個(gè)模塊之間的網(wǎng)絡(luò)通信。

[1]丁力，吳文婷，徐萌萌，等.基于DSP技術(shù)和CAN總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2014，33（10）：56-59.

覃嘉恒（1978-），男，碩士，講師，主要從事檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置的研究工作。