覃嘉恒
(南通開放大學,江蘇 南通 226006)
CAN總線技術和DSP技術的數據傳輸系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)
覃嘉恒
(南通開放大學,江蘇 南通 226006)
對于故障診斷和監(jiān)測系統(tǒng)來說,其數據傳輸系統(tǒng)直接影響其運行性能和質量。為此文章提出一種DSP+CAN的數據傳輸系統(tǒng),選擇TMS320LF2407芯片進行采集數據信息的處理,通過CAN完成其數據信息的傳輸,有效克服了傳統(tǒng)數據傳輸系統(tǒng)在應用過程中存在的數據傳輸速率和穩(wěn)定性問題,滿足了故障診斷與監(jiān)測系統(tǒng)的需求,提高了故障診斷和監(jiān)測的質量。
CAN總線;DSP;數據傳輸;
隨著各種自動化設備的應用,故障診斷和檢測在其運行中的地位越來越重,從而確其運行的可靠性和安全性。傳統(tǒng)情況下常采用聽診、目測以及觸測法等對設備運行狀態(tài)進行判斷,對檢測人員知識和技術水平的要求較高,且受檢測人員主觀意識水平的影響較大,影響故障診斷和檢測的質量。為此,文章提出DSP技術和CAN總線技術,利用 DSP的快速數據處理能力,將檢測到的設備運行數據通過CAN總線傳輸到上位機,便于監(jiān)控人員的查看和存儲,為設備故障診斷和分析提供可以參考的依據。該檢測方法具有檢測精度高,數據處理速度快,不受檢測人員主觀意識影響等特點,有效提升了故障診斷和檢測系統(tǒng)的擴展性,降低系統(tǒng)開發(fā)的難度。
文章設備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計過程中選擇TMS320LF2407芯片作為其DSP處理部分,自帶了CAN通訊模塊。該故障檢測系統(tǒng)包括了一個DSP芯片和外圍電路,運行過程中,DSP芯片將傳感器采集到的所有數據信號,并對其進行分析和處理。然后,再將處理完成的數據信息傳輸到上位機,完成信號的D/A、F/V、濾波以及功放處理。DSP系統(tǒng)中還包括了數據通信模塊和人機對話模塊,從而確保系統(tǒng)能夠方便地實現(xiàn)與計算機連接,并且利用CAN總線技術實現(xiàn)系統(tǒng)中各個節(jié)點之間的連接,完成數據信息的傳輸和控制。本系統(tǒng)還會給各個模塊分配相應的地址,利用CPLD實現(xiàn)各個模塊程序的驅動。整個系統(tǒng)具有較高的靈活性、適應性和保密性。
在CAN總線的控制器中有一個控制器模塊,該模塊主要完成對外來數據以及下屬的控制器進行正確的設置,從而實現(xiàn)控制器之間的通信。eCAN通信模塊在進行設計時也是采用的模塊化的設計,其中主要包括的內容有:系統(tǒng)初始化模塊、數據發(fā)送模塊和數據接收模塊三個主要功能模塊以及中斷處理,超載處理等一些功能模塊,從而行程一個完整的通信模塊。在軟件設計時,各個模塊相互獨立,有效保證了各個模塊功能的可移植性。
(1)eCAN模塊。在總線模塊功能設計時首先需要對模塊進行初始化設計。在本次設計中需要進行初始化設計時主要是對時鐘使能、引腳的定義、波特率的設定和收發(fā)郵箱等參數的配置,為了保證初始化的順利進行,在初始化進程中還采用了EALLOW 保護,初始化完成之后,系統(tǒng)才能夠進行正常工作。首先需要關閉看門狗功能,然后讀時鐘模塊進行設計,當鎖相環(huán)設置運行穩(wěn)定之后對GPIO進行配置,使其中的CANTX引腳用于CAN信號的發(fā)送操作,而CANRX引腳用于CAN信號的接收操作,在完成配置之后就是eCAN的標準工作參數,然后再對模塊運行的波特率進行設置。
(2)數據的發(fā)送和接收。在本次設計中數據的傳輸都是利用郵箱中的報文功能完成的,然后利用位仲裁的方式進行數據總線的訪問,也就是在報文開始時需要發(fā)送各節(jié)點的標志符,然后再將其中的數據利用數據幀的方式進行傳送。但是要注意在進行郵箱數據配送時需要先關閉郵箱才可以進行操作,然后進行數據域的置位,最后對郵箱的ID和信息控制寄存器進行設置。在本次設計中主要利用數據的中斷接收和查詢發(fā)送方式,對接收標志寄存器的狀況以及數據的接收和傳送進行判斷。其中數據的發(fā)送就是對郵箱完成配置之后,使郵箱發(fā)送模式的使能端有效,然后將發(fā)送的信息送入到請求寄存器中的標志位上,從而啟動信息發(fā)送功能,CAN模塊對發(fā)送的信息進行處理并發(fā)送,當信息發(fā)送成功之后模塊中的TRS標志位會復位,假如說在信息發(fā)送時需要不斷的發(fā)送信息,就需要對郵箱不斷地進行刷新。數據接收就是在完成郵箱配置時,使郵箱接收模式的使能端有效。當接收到信息之后,信息掛起寄存器的標志位會被置位,從而產生中斷,這樣CPU就可以從RAM中讀取數據。當數據被讀取之后會對RMP的狀態(tài)進行改變。假如說狀態(tài)為1,則說明數據已經損壞。
文章利用DSP+CAN技術完成了故障診斷與監(jiān)測系統(tǒng)中的數據傳輸系統(tǒng)設計,確保了DSP系統(tǒng)中上位機和下位機之間數據信息的實時傳輸、存儲和顯示。DSP技術的應用克服了傳統(tǒng)單片機技術運算能力和實時性較差的問題,具有較高的靈活性。CAN總線技術則具有較高的抗干擾性和可靠性,提高了故障診斷與監(jiān)測的準確性,實現(xiàn)了系統(tǒng)中各個模塊之間的網絡通信。
[1]丁力,吳文婷,徐萌萌,等.基于DSP技術和CAN總線的數據采集系統(tǒng)設計[J].測控技術,2014,33(10):56-59.
覃嘉恒(1978-),男,碩士,講師,主要從事檢測技術與自動化裝置的研究工作。