DS80C390雙CAN總線分層分布式監控系統的設計及實現

1　引　　言

CAN總線的全稱是ControllerAreaNetworkBus,簡稱控制器局部網總線,它是現場總線的一種,是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。CAN網絡的拓撲結構采用兩級總線式結構,兩級總線之間采用轉發器進行連接,這種結構比環型結構信息吞吐率低,并且無源抽頭連接,通信介質用雙絞線,系統可靠性高。經過二十年的發展,CAN總線憑借其卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設計,越來越受到工業界的重視,并已公認為最有前途的現場總線之一。CAN總線具有高可靠性、實時性和靈活性,它的特點如下:(1)方便地構成分布式監控系統,可以多主方式工作,而不分主從,通信方式靈活。(2)通信距離最遠可達10km,通信速率最高可達1Mbps40m,網絡上節點可分成不同的優先等級,可以滿足不同的實時要求。(3)每幀信息都有CRC效驗及其他檢錯措施,保證了數據的出錯率極低。

本文以美國Dallas公司的內部帶2個獨立CAN模塊的DS80C390芯片為核心設計一種雙CAN總線分層分布式監控系統,并在電力系統同步靜止補償器(STATCOM)上得到應用。

2智能雙CAN總線節點

美國Dallas公司的高檔單片機DS80C390是內置雙CAN模塊的嵌入式高速微處理器芯片:每個機器周期僅包含4個時鐘周期,比8051單片機快四倍;支持最大晶振頻率為40MHz,單指令周期100ns;與80C52兼容且與8051指令兼容;有4個8位IO端口、3個16位定時器、256字節RAM、4kB內部靜態SRAM、16個中斷源其中有6個外部中斷源;具有雙串行口、雙CAN口和雙數據指針。

采用DS80C390單片機作為核心的智能CAN節點結構圖如圖1所示。由DS80C390單片機、8255、A/D轉換以及PCA82C250CAN收發器組成。外部程序存儲器選用Atmel公司的AT49F010芯片,最快讀時間45ns,擦除周期時間10s;數據存儲器選用HY628100SOP,該芯片是一種高速CMOS靜態RAM;AD轉換器ADS7864是德州儀器(TI)公司Burr-Brown產品部最新推出的快速6通道全差分輸入的雙12位AD轉換器,它能以500kHz的采樣率同時進行六通道信號采樣。時鐘芯片選擇DS12887,可以用來直接代替IBMPC上的時鐘日歷芯片;CAN收發器接口電路是用PHILIP公司生產的PCA82C250實現電平的轉換,以滿足CAN的通信要求,并可以調整轉換速度和防止出現大的干擾,負責將總線節點連接到總線上。

智能雙CAN節點功能主要包含如下:讀取撥碼開關的值,并以此數據作為ID的一部分,進行ID的設定;啟動AD轉換,每個轉換通道在交流每周波采集1000點,即每20Ls轉換一次,數據存放在外部數據發送緩沖區中,當上位機召喚數據時,由CAN發送出去;啟動日歷時鐘,當發生故障時,記錄下故障時間,并產生外部中斷申請INT0或INT1。