DS80C390雙CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、【Word版本下載可任意編輯】 DS80C390雙CAN總線監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 1引言 CAN總線的全稱是ControllerAreaNetworkBus,簡稱控制器局部網總線，它是現(xiàn)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是控制器局域網絡（Controller Area Network, CAN）的簡稱，是由研發(fā)和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)了的，并終成為國際標準（ISO118?8）。是國際上應用廣泛的現(xiàn)場總線之一。 在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網的標準總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和

2、重工機械車輛設計的J1939協(xié)議。近年來，其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視，被廣泛應用于汽車計算機控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業(yè)環(huán)境。CAN控制器工作于多主方式，網絡中的各節(jié)點都可根據總線訪問優(yōu)先權（取決于報文標識符）采用無損構造的逐位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數據，且CAN協(xié)議廢除了站地址編碼，而代之以對通信數據開展編碼，這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數據，這些特點使得CAN總線構成的網絡各節(jié)點之間的數據通信實時性強，并且容易構成冗余構造，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。而利用RS-485只能構成主從式構造系統(tǒng)，通信方式也只能以主站輪詢的方式開展，系統(tǒng)的實時性

3、、可靠性較差。 本文以美國Dallas公司的內部帶2個獨立CAN模塊的DS80C390芯片為設計一種雙CAN總線分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)，并在電力系統(tǒng)同步靜止補償器（STATCOM）上得到應用。 2 智能雙CAN總線節(jié)點 美國Dallas公司的單片機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(jié)RAM、4kB內部靜態(tài)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。

4、采用DS80C390單片機作為的智能CAN節(jié)點構造圖如圖1所示。由DS80C390單片機、8255、A/D轉換以及PCA82C250CAN收發(fā)器組成。外部程序存儲器選用Atmel公司的AT49F010芯片，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(tài)RAM;A/D轉換器ADS7864是*儀器（TI）公司Burr-Brown產品部推出的快速6通道全差分輸入的雙12位A?D轉換器，它能以500kHz的采樣率同時開展六通道信號采樣。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(fā)器接口電路是用PHILIP公

5、司生產的PCA82C250實現(xiàn)電平的轉換，以滿足CAN的通信要求。 智能雙CAN節(jié)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，開展ID的設定；啟動A?D轉換，每個轉換通道在交流每周波采集1000點，即每20Ls轉換，數據存放在外部數據發(fā)送緩沖區(qū)中，當上位機召喚數據時，由CAN發(fā)送出去；啟動日歷時鐘，當發(fā)生故障時，記錄下故障時間，并產生外部中斷申請INT0或INT1。 3 分層分布式監(jiān)控系統(tǒng) DS80C390片內集成有2個CAN接口模塊，可靠性較高，適合用來實現(xiàn)雙CAN線分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)。電力系統(tǒng)靜止同步補償器分層分布式監(jiān)測系統(tǒng)的電路原理框圖如圖2所示，整個監(jiān)控系統(tǒng)分為調

6、度層、站控層和間隔層。 3.1 調度層 調度層包括上級調度計算機和遠開工作站計算機等，可以通過調制解調器撥號或通過以太網與站控層的中央監(jiān)控計算機網絡服務器開展通信。調度層的監(jiān)視畫面是由站控層的網絡服務器發(fā)布的。調度層是監(jiān)測系統(tǒng)的管理層。 3.2 站控層 站控層包括1臺中央監(jiān)控網絡服務器（WebServ2er），WEB服務器是整個監(jiān)測系統(tǒng)的，完成系統(tǒng)的所有監(jiān)測功能并通過網絡發(fā)布到調度層。站控層的WEB服務器包括PC2CAN卡和網卡等，通過PC2CAN卡總線與就地監(jiān)控的CAN節(jié)點通信，完成對裝置開展封鎖脈沖和跳閘操作、封鎖故障指示、水冷報警和故障指示以及語音報警等；采集靜止同步補償器的輸出電壓和系

7、統(tǒng)電壓；站控層通過網卡和調度層的計算機連網。 3.3 間隔層 間隔層共設置40個底層監(jiān)測雙CAN節(jié)點（雙CAN單元），每個底層監(jiān)測CAN節(jié)點用跳線設置本單元號，用數碼管顯示設置的單元號。雙CAN節(jié)點連續(xù)開展3路模擬量錄波，接收到封鎖或跳閘信號時，繼續(xù)錄波2周期后存儲前后2周期錄波數據，發(fā)送到站控層的集中監(jiān)控計算機WEB服務器。 4軟件設計 單片機監(jiān)控程序是采用KeilC51開發(fā)的，在KeiluVision7.0上調試通過。CAN節(jié)點的軟件設計采用了模塊化的設計方法，在DS80C390的初始化中，初始化內部存放器，確定存儲器的分配情況。其設置如下： SAEQU1 IDMDQU2 CMAEQU1 P4CNT5-3EQU 100B P4CNT2-0 EQU100B P5CNT3-0EQU100B 程序采用中斷方式，各程序初始化后，根據不同的中斷調度到相應的中斷服務子程序，在中斷服務程序中，單片機將把記錄的信息通過CAN發(fā)送出去，即實現(xiàn)故障錄波功能