基于CAN总线的工厂智能控制器设计

    企业的生存和发展将面临着极大的挑战，工业的发展也对现场控制器的性能也提出了更高的要求。所以基于CAN总线的现场总线控制器的研究与开发具有非常现实的意义。

    1. 总体方案设计

    此系统CAN总线控制器采用STM32F103RC为主芯片，在数据输入部分设计采集8路模拟量和4路数字里信号，8路模拟量通道可以接收由现场传感器信号经调理电路传输过来的电压电流信号。

    2. 系统硬件电路设计

    2.1 系统模拟量采集电路

    设计中要采集8路模拟信号（电压信号0〜5V, 电流信号4〜20mA),STM32F103RC的电压输入范围在2.4〜3.3V之间。

    2.2 系统数宇置采集电路

    我们这里采用高速晶体管光耦HCPL0531进行隔离(如图1) , 针对光耦的传输特性而言，在逻辑低电平时，R=1.9k时的传播延迟时间达到0.45µs，最大为0.8µs。

    图1 数字量采集模块原理图

    2.3 系统模拟信号输出电路

    主控制芯片内嵌了DAC, 增加了V/I转换电路，在此我们将电压传输变为电流传输。如图2所示。

    图2 模拟量输出原理图

    2.4 系统数字信号输出电路

    此处选用了H11A817A作为光电隔离器件，在此选用高耐压，大电流达林顿阵列，由7个硅NPN达林顿管组成的ULN2003AD。如图3所示。

    图3 数字量输出原理图

    3. 测试系统软件设计

    本系统的软件部分主要包括：STM32自带ADC寄存器设罝，AD转换程序，CAN通讯收发程序，DA转换程序等。如图4所示。

    图4 软件设计的流程图

    4. 通讯设计

    系统iCAN所具备的特点结构简单，灵活构建、低成本，同时iCAN系统易于组态，安装、维护简便的特点。

    5. 结论

    本设计的CAN控制器具备运行速度快、体积、性能可靠、功耗低等特性，CAN控制节点上也有很大余量。采用STM32F103RC平台控制板进行软件模拟测试。