基于CAN的電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　CAN總線是一種能有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)，一方面，其通信方式靈活，可實(shí)現(xiàn)多主方式工作，還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)等多種數(shù)據(jù)收發(fā)方式；另一方面，他能在相對(duì)較大的距離間進(jìn)行較高位速率的數(shù)據(jù)通信，例如在3．3 km的距離內(nèi)其傳輸速率可達(dá)20 kb／s。我們的系統(tǒng)是由上位機(jī)對(duì)多臺(tái)并列的單電源控制系統(tǒng)進(jìn)行控制管理，單電源的間距在100 m左右，且其必須置于較高的位置，系統(tǒng)之間要進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)傳輸，CAN總線能很好的滿足該系統(tǒng)的要求。

　　1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　圖1是該集散電源控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　其中：CAN0節(jié)點(diǎn)是上位機(jī)。

　　本系統(tǒng)用的是C51單片機(jī)，外接CAN控制器SJA1000，他對(duì)下面多臺(tái)下位機(jī)傳送控制定值，并且在收集下位機(jī)送來數(shù)據(jù)后對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算以改變定值。節(jié)點(diǎn)CAN1～CAN31（最多可有31臺(tái)）為各單電源的控制部分，我們采用的是TI公司的TMS320LF2407芯片做主控，其上集成有CAN控制器模塊。

　　2　LF2407及其集成CAN控制模塊介紹

　　LF2407是TI公司推出的定點(diǎn)DSP處理器，他采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，供電電壓為3．3 V，指令周期可達(dá)25 ns，其上集成了包括CAN控制器在內(nèi)的多個(gè)外圍模塊及存儲(chǔ)器，適用于電機(jī)及逆變電路的控制。

　　CAN控制器模塊是集成于LF2407中的一個(gè)16位外設(shè)模塊。該模塊具有以下特性：

　?。?）支持CAN2．0B協(xié)議，支持標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符（11位）及擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符（29位），支持?jǐn)?shù)據(jù)幀與遠(yuǎn)程幀。

　?。?）配置有6個(gè)郵箱，2個(gè)接收（0，1號(hào)），2個(gè)發(fā)送（4，5號(hào)），2個(gè)可配置（3，4號(hào)）；每個(gè)郵箱數(shù)據(jù)長度為8 B。接收郵箱可進(jìn)行標(biāo)識(shí)符屏蔽。當(dāng)標(biāo)識(shí)符位被屏蔽時(shí)，在接收數(shù)據(jù)幀時(shí)無須對(duì)該位標(biāo)識(shí)符進(jìn)行校驗(yàn)。

　?。?）具有可編程的位定時(shí)器、中斷服務(wù)和CAN總線喚醒功能。

　?。?）能自動(dòng)回復(fù)遠(yuǎn)程請求，當(dāng)發(fā)送錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失時(shí)，有自動(dòng)重發(fā)功能。　　每個(gè)郵箱寄存器包含7個(gè)字的信息，與各功能模塊控制寄存器相類似，LF2407為其分配了固定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址，例如郵箱0，其寄存器分配如下：

　　MBX0A～D（4個(gè)字的存儲(chǔ)空間）地址：7204～7207其中：標(biāo)識(shí)符（按29位設(shè)置）在MSGIDnH的后13位和MSGIDnL中。

　　3　硬件電路設(shè)計(jì)及調(diào)試

　　在設(shè)計(jì)LF2407的CAN通信電路時(shí)應(yīng)注意一個(gè)問題，即2407的供電電壓為3．3 V，其CAN控制模塊輸出的高電平也只有3．3 V，與CAN驅(qū)動(dòng)器PCA80C250電平（5 V）不兼容，在設(shè)計(jì)電路時(shí)加隔離光耦時(shí)要加以注意。圖2所示為下位機(jī)側(cè)的CAN通信原理圖。

　　由于TX的輸出光耦采用的是射極輸出方式，我們的輸出光耦應(yīng)采用6N136（137由于其結(jié)構(gòu)原因不能滿足要求），圖3是我們進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)測試得到的R42兩端的電壓波形（輸出10101010…）

　　由我們對(duì)CAN通信控制器的位配置寄存器BCR1的設(shè)置可知，每一位數(shù)據(jù)所占的時(shí)間段中，我們的采樣點(diǎn)在70％的時(shí)間點(diǎn)，在這一點(diǎn)的輸出電壓必須在額定高低電平的設(shè)定值范圍內(nèi)。我們選定R42＝5 kΩ，得到以上波形，滿足采樣點(diǎn)處高電平≥3．5 V，低電平≤1．5 V。