基于μC/OS-II實時系統的CAN總線遠程通信模塊設計

引言

　　應用實時多任務操作系統(RTOS)作為嵌入式設計的基礎和開發平臺將成為嵌入式應用設計的主流。μC/OS-II是一種源碼公開、可移植性、可固化、可裁剪、占先式的實時多任務操作系統，目前已經得到廣泛的應用。

　　在為電力系統接地選線裝置開發的數據采集監測系統的設計中，筆者設計了集散式的數據采集結構，靈活的組態適應了目前國內多數中低壓輸配電網的數據采集需求。在此硬件平臺上，筆者將實時操作系統μC/OS-II移植到TMS320LF2407A型號的DSP上，實現了多任務的并行執行，系統的可靠性和實時性得到大幅提升;設計了CAN總線驅動程序，使得下位采集處理模塊與上位的主控制器具備了可靠快速的通信功能和協調功能。

　　1. 集散式的數據采集系統設計

　　系統的整體結構如圖1所示：

圖1 集散式選線系統整體結構

　　圖中反映出目前變電站常見的網絡結構。一般的基于集中式數據采集方式在應用上存在一定的缺點，比如針對不同變電站實際情況配置不夠靈活等。而基于集散式的數據采集系統卻具有系統適應能力強，組態方便，可靠性高等優點。因此，根據變電站網絡的這種結構，本裝置設計采用集散式數據采集的方式，即在每條支路上均掛接一個獨立的智能數據采集及處理模塊負責實時采集和數據預處理;主控制器與各智能采集處理模塊通過CAN現場總線進行通訊，從而不僅實現主控的功能，還具備靈活的集散擴充性能。

　　2. CAN總線接口的設計

　　在各種現場總線網絡中，最早為汽車電子設備互連而開發的CAN總線由于其簡單靈活的配置以及強大的實時控制和檢錯糾錯能力而在諸多自動化領域中得到了廣泛的使用。

　　美國TI公司DSP產品線中的2000系列是專為工業控制應用設計的數字信號處理器，具有強大的數字信號處理能力，還集成了豐富的外設和I/O，成為現代電機控制、電力系統自動化等應用中很好選擇。在這款DSP處理器上，自帶了兼容CAN2.0B標準的CAN總線控制器，因此只需外接一片CAN總線收發芯片即可使模塊具有完整的CAN總線通信能力，在此使用支持1M bps的PCA82C250收發器芯片，接口設計見圖2。

圖2 采集模塊CAN總線接口