單片機在CAN總線智能節(jié)點中的應(yīng)用(二)
◆具有SPI總線:最高通信速率為2Mbps
◆5種復(fù)位功能:上電復(fù)位、低電壓復(fù)位、看門狗復(fù)位、外部復(fù)位及錯誤地址復(fù)位
◆支持3種時鐘電路:晶體振蕩器、RC振蕩、外部信號
◆2種低功耗模式:Halt模式和Stop模式
◆一個驅(qū)動輸出口
3智能節(jié)點硬件設(shè)計
在工業(yè)控制中,通常需要進行電壓、電流、溫度等信號的實時采集、可靠傳輸和實時顯示,實現(xiàn)了PC端對CAN智能節(jié)點的有效控制。為了達到工業(yè)控制上這些控制要求,CAN總線上的節(jié)點通常需要有微控器作為節(jié)點的主控器。主控器完成現(xiàn)場各項參數(shù)的采集、響應(yīng)相關(guān)的外部事件、接受外部按鍵命令、產(chǎn)生驅(qū)動信號、顯示相關(guān)參數(shù)及與CAN總線控制器通信。圖3-1為SPMC65P2404A作為節(jié)點控制器,各個部件的連接示意圖。
數(shù)據(jù)采集部件:
在工業(yè)控制現(xiàn)場,通常會有各類,如電流、溫度、壓力等,將現(xiàn)場的電流、溫度及壓力等參數(shù)轉(zhuǎn)化為模擬電信號,這些模擬信號輸入MCU中的A/D轉(zhuǎn)換器,最終得到可傳輸?shù)臄?shù)字信號。SPMC65P2404A具有8通道10位精度的A/D轉(zhuǎn)換器,并可以選擇內(nèi)部或外部參考電壓,能夠滿足多通道、高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)場人機交互部件:
人機交互部件可以實現(xiàn)工作人員在現(xiàn)場對某個節(jié)點進行操作控制,人機交互部件包括鍵盤、紅外、或顯示。比如,顯示模塊可以實時顯示現(xiàn)場參數(shù),工作人員操作鍵盤或上的某些按鍵,可以啟動電機或電閥門等執(zhí)行機構(gòu),使系統(tǒng)達到預(yù)設(shè)定的效果。SPMC65P2404A具有多組捕獲功能,使用捕獲功能,可以很方便的實現(xiàn)紅外信號解碼。
快速響應(yīng)外部突發(fā)事件:
在工業(yè)控制現(xiàn)場,突發(fā)事件保護機制非常重要。對現(xiàn)場的突發(fā)事件實行快速響應(yīng),并做出保護動作將使控制現(xiàn)場更安全。在節(jié)點設(shè)計中,可以使用MCU快速響應(yīng)外部中斷,在MCU的中斷程序中,切斷驅(qū)動信號的輸出。SPMC65P2404A能夠響應(yīng)4個外部中斷,并且每個外部中斷可以設(shè)定為非屏蔽中斷或屏蔽中斷。
產(chǎn)生執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動信號:
工業(yè)控制現(xiàn)場會有多種執(zhí)行機構(gòu),如電機、電閥門等,正對各種每種執(zhí)行機構(gòu),MCU會輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號,以控制這些機構(gòu)。SPMC65P2404A具有2路12位的PWM輸出能力,有2路比較輸出功能,同時,每個I/O口都具備驅(qū)動的能力。利用SPMC65P2404A的這些功能,并配合相應(yīng)的驅(qū)動電路,就可以有效控制電機、電閥門等。
節(jié)點通信連接:
在智能節(jié)點的設(shè)計中,需要使用CAN控制器及CAN收發(fā)器,作為主控器與CAN總線之間的連接媒介。本智能節(jié)點使用作為CAN控制器和作為CAN收發(fā)器。它們之間的連接是:MCU主控器通過SPI總線與CAN控制器通信,CAN控制器通過器件與CAN收發(fā)器連接。SPMC65P2404A內(nèi)部集成SPI總線,SPI總線支持全雙工同步傳輸,具有主、從兩種模式,最高通信速率為2Mbps。CAN控制器也具備SPI總線。
4 智能節(jié)點軟件設(shè)計
智能節(jié)點程序包括主程序和中斷程序兩部分,主程序處理常規(guī)的數(shù)據(jù)采集及控制操作,中斷程序則處理異常事件及紅外信號解碼。