基于DSP和CAN总线的工业生产中数据通信节点设计.docx
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1、基于和总线的工业生产中数据通信节点设计 摘要:针对现场总线的实时性要求,提出了一种基于DSP芯片TMS320LF2407A的CAN 总线通信技术方案,设计了基于这种限制器的CAN网络节点的硬件。在工业生产中,高效,快速,精确采集现场参数是一个特别关键的问题,而且生产现场电磁环境困难,干扰严峻。同时,针对工业生产中所产生的这个问题,给出了一种运用内嵌CAN 限制器的数字信号处理器TMS320LF2407A与A/D转换芯片ADS7864构成的数据采集系统方案。该方案硬件系统结构简洁,性能牢靠。具体叙述了系统的结构和软硬件设计,并且给出采纳CAN总线技术与上位机通信的方案。 关键词:DSP;TMS3
2、20LF2407A;CAN;ADS7864;节点 中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1019-3044(2022)24-6828-02 CAN(Controller Area Network)即限制器局域网, 是一种多主方式的串行数控通信总线, 具有实时性、高牢靠性和敏捷性等优点, 现已广泛应用到汽车工业、航空工业、工业限制、自动限制、智能大厦、电力系统、平安防护等各个自动化限制领域,成为国际上应用最广泛的现场总线之一。 数字信号处理器(DSP) 是一种运算速度快、数值处理实力强的微型处理器,目前已经在通讯、图像处理、工业限制等领域得到广泛应用,CAN总线是一种通信速率高、抗干扰实
3、力强、运用成本低的现场总线,已广泛应用于限制系统中的检测和执行机构之间的数据通信。他特殊适用于系统分布比较分散、实时性要求高、现场环境干扰大的场合。 该文将TMS320L F2407A芯片和CAN总线等技术应用于系统的数据采集中,基于对转换时间和转换精度的考虑,本系统还采纳了ADS7864 作为模数转换芯片。ADS7864是TI公司推出的专为高速同步数据采集系统设计的高速6通道同步采样、12位的模/ 数转换芯片。将ADS7864与TMS320L F2407A DSP 芯片构成数据采集部分,是一个较好的数据采集方案。该系统可以快捷地实现对生产过程中的电压、电流、功率、功率因数和频率等重要的参数进
4、行实时检测、处理和传输。 1 DSP技术在通信工程上的应用 DSP技术已勇于信息技术领域,尤其在通信领域获得广泛应用。在通信与网络设备方面产品有呼叫处理系统、语音信箱系统、音频/语音处理系统、高速调制/解调器、卫星调制解调器、远程访问服务器、共享式调制解调器、多信道调制解调器、综合业务数字网、远程访问集线器、网络计算机系统、语音识别与合成系统等。 目前DSP技术正朝着进一步提高速度、降低功耗及缩小体积等方面发展。DSP器件已能在3.3V工作电压下达到执行一条指令只需几十纳秒的运行速度。这种高速工作的低功耗DSP特殊适用于数字式便携电话。目前一般的处理实力为101MIPS,而内含有多个DSP的多
5、处理型和采纳VLIW结构的DSP, 其处理实力已达到1600MIPS。这可使Internet上的用户将原需10分钟下载的文件缩短为不到5秒种。 当前DSP市场有从廉价型到超高性能各类品种, 引人注目的是这些产品均以通信和多媒体应用为中心。美国德州仪器公司提出“DSP解决方案”。其含义是不仅供应分立的DSP产品也供应综合解决方案, 包括不行缺少的混合信号存储器、ASIC乃至系统软件。其背景在于支撑数字联网多媒体。 随着计算机技术、通信技术和电子技术的迅猛发展,工业生产自动化程度也日益提高,通过现场总线技术和数字信号处理技术的应用提高了系统的牢靠性和可维护性。基于DSP的CAN总线通信系统在工业生
6、产限制中起着越来越重要的作用。 2 系统硬件电路设计 2.1 TMS320L F2407A 的主要特点 美国德州仪器公司生产的TMS320LF2407A芯片将实时信号处理实力和限制器外设功能集于一身,特殊适合于工业限制应用。内核采纳哈佛结构,运算速度块,最高可达40MIPS的执行速度。具有丰富的通用输入/ 输出引脚。该芯片供电电压为3.3V,降低了限制器的功耗;还供应了符合CAN2.0B规范要求的CAN通信模块;一个16位的同步串行外围接口和串行通信接口模块;具有低成本、低功耗、高速运算实力和高性能处理实力等优点,因此该DSP芯片可以满意此系统要求。 2.2 最小系统节点设计 TMS320LF
7、2407A的CAN限制器模块是一个完全的CAN限制器,该限制器是TMS320LF2407A的一个16位外设模块,它完全符合CAN总线的CAN210B技术规范,只须要一个CAN 驱动芯片PCA82C250,就可以很简单地使DSP芯片接入CAN总线。 图为n(最大为110)个节点限制器在CAN总线上的连接状况,构成了CAN 总线限制的局域网,如图1所示。 PCA82C50是CAN协议限制器和物理总线间的接口,它是Philip s Semiconductors公司特地为汽车中高速通讯(高达1Mbps)应用而设计的。此器件对总线供应差动发送实力,对CAN限制器供应差动接收实力,事实上担负着节点逻辑电平
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