基于雙層CAN總線的聲納數據通信系統設計
加入技術交流群
2．2 電源監測與隔離電路
電源是通信系統的能量保證，電源電路的可靠性和穩定性對系統能否正常工作起著至關重要的作用。為最大限度減小噪聲和干擾，光耦部分采用的兩個電源VCC與VDD必須完全隔離，否則采用光耦也就失去了意義。
系統采用ICL7665對5 V電源進行監測，當電源電壓在4．8～5．2 V之間時，OUT1和OUT2均輸出高電平；當電源電壓高于5．2 V時，OUT1輸出低電平，OUT2輸出高電平；當電源電壓低于4．8 V時，OUT1輸出高電平，OUT2輸出低電平。ICL7665的輸出信號通過光電耦合器TLP281接入PIC18F4580的I／O口，實現對電源電壓的監控，使電源電壓誤差4％。TLP281通過電光和光電傳遞信號，在電氣上隔離信號的發送端和接收端。這種隔離作用能有效抑制噪聲，消除接地回路的干擾。電源監測與隔離電路原理圖如圖4所示。本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/156678.htm
2．3 軟件設計
通信程序主要包括節點初始化程序、數據發送程序、數據接收程序以及CAN總線出錯處理程序等。為便于移植和資源共享，系統軟件設計采用C語言實現，軟件遵循模塊化設計思想，采用結構化程序設計方案，使其具有良好的擴展性。
在CAN通信過程中，初始化包括設置SPI接口的數據傳輸速率、CAN通信的波特率、MCP2510的接收過濾器和屏蔽器以及發送和接收中斷允許標志位等。內部和外部CAN控制器在接收數據時采用中斷方式，發送數據時采用查詢方式。與內部CAN控制器不同的是，讀、寫MCP2510的發送和接收緩沖器必須通過SPI接口協議的讀寫命令來實現。寫指令首先被發送到MCP2510的SI引腳，并在SCK的上升沿鎖存每個數據位，然后發送地址和數據。指令執行完畢后，數據被寫進指定的地址單元中，再通過SPI接口協議的寫命令來設置發送位以啟動發送。讀操作時，首先將讀指令和地址發送到MCP2510的SI引腳，并在SCK的上升沿鎖存每個數據位。同時把存貯在這個地址單元中的數據在SCK的下降沿輸出到SO引腳。當執行讀寫操作時，CS引腳應始終保持在低電平。外部擴展CAN總線軟件設計的流程圖，如圖5所示。
3 系統測試
CAN總線協議有很好的錯誤校驗措施，當硬件檢測到數據在傳送過程中發生錯誤時，會自動重新發送數據，當某一節點的錯誤嚴重時，總線會自動關閉該節點，且不影響其他節點的數據傳送。
為了驗證系統數據采集及通信可靠性，分別對CAN總線上位機與各中間控制器節點、中間控制器與各采集單元節點進行實時仿真測試。仿真通信介質采用100 m長屏蔽電纜，采用多種數據幀結構，選用總線速率為20 kB／s，傳送數據域長度為8 bit的數據幀。分別進行上位機與節點的單幀和多幀通信。從主控狀態顯示情況來看，無數據傳送出錯和數據丟失現象，性能穩定，驗證系統具有一定的可靠性。
4 結束語
本文結合CAN總線在航海領域的應用狀況，在研究CAN總線技術和PIC單片機功能的基礎上，設計了一種基于雙層CAN總線的聲納數據傳輸系統。本系統通過結合PIC18F4580內置CAN控制器及外擴展CAN控制器的方式，以具有雙CAN總線接口的單片機中間控制器為核心，采用分級、分區域組合的思想實現兩級、多區域數據信息的采集。系統充分融合了CAN總線傳輸距離遠，傳輸速率高，抗干擾能力強的特點，通過實驗檢測，文中所提出的設計方案可行，完全滿足聲納數據傳輸系統高穩定性、高可靠性的要求。系統不僅適用于船舶聲納數據的采集，而且可對CAN總線在航空領域的應用提供參考。
評論