基于CAN總線的智能超聲液位變送器系統設計

3 系統軟件設計

系統軟件設計主要包括測量程序和通信程序兩部分。其中，測量程序的關鍵是對超聲波回波信號的處理;通信程序的關鍵是CAN總線控制器的初始化，數據的發送和接收。

3.1 回波信號處理程序的設計

系統采用數字濾波方式對回波信號進行處理，選用IIR帶通濾波器進行數字濾波，然后進行數值處理，識別接收波形的起始點。系統設計通帶頻率范圍為 [35 kHz，45 kHz]，通帶波紋最大衰減為O.01 dB，阻帶波紋最小衰減為60 dB，采樣頻率為1 MHz。可用高通及低通各為4階的帶通橢圓型濾波器來實現。系數為：b=(O.001 O，-O.007 6，0.024 8，-0.047 4，O.058 4，-O.047 4，O.024 8，-0.007 6，0.001 O)，a=(1.000 O，-7.579 2，25.370 1，-48.974 1，59.623 8，-46.877 5，23.244 5，-6.647 O，O.839 5)。此濾波器極點均在單位圓內，濾波器是穩定的。圖3是IIR數字濾波器的幅度與相位特性曲線圖。

3.2 通信程序的設計

通信程序的設計主要包括三部分：CAN控制器的初始化，CAN總線數據發送，CAN總線數據接收。通過編寫LPC2119芯片內部CAN控制器寄存器來實現軟件通信功能。

CAN總線控制器只需要進行少量的配置就可以進行通信，其基本初始化流程如圖4所示。其中，硬件使能和配置引腳連接、軟件復位、設定通信波特率、配置驗收過濾器、退出復位模式是必須的初始化部分。

CAN控制器初始化程序如下：

CAN控制器初始化后，可以進行數據發送或接收。LPC2119內部每個CAN控制器配有3個獨立的發送緩沖寄存器，在發送時根據情況選擇3個緩沖之一，把數據寫入緩沖區，啟動發送。若選擇第一緩沖，程序如下：

CAN控制器根據CAN2.0B規范來對發送和接收錯誤進行計數、處理。

4 結語

基于CAN總線智能超聲液位變送器選用高性能、低功耗的ARM處理器芯片LPC2119;利用LPC2119芯片內部的CAN控制器和CAN總線收發器PC-A82C250構建性能優異的CAN總線通信接口，信號傳輸可靠、實時、靈活;由一線式數字溫度傳感器DSl8B20芯片完成溫度補償功能。先進的處理器加強了液位計的回波處理能力，采用數字濾波，提高了液位的測量精度