基于CAN总线的数控系统测控模块设计

    3.2 时钟和复位电路设计

    3.2.1 时钟电路设计

    本文采用6M的晶体振荡器,晶振的输出直接连接到X2引脚,并将DSP的X1引脚悬空。在设计程序时,设置DSP内部的时钟锁相环为4倍频,则CPU的工作时钟就可达到24M。

    3.2.2 复位电路设计

    在设计中,使用了上电复位和按键复位相结合的简单电路.在上电的瞬时,电容相当于短路,在上电的瞬时,电容C16相当于短路,此时RST为低电平,对芯片进行复位处理。经这一段时间后,电容的电压达到2V,则复位过程结束,芯片进入正常工作区。当按下K1时,RST直接与地相连接,芯片进行复位处理。因此操作者可以根据自己的需要随时对系统进行复位操作。
 

    3.3 电源电路设计

    TM3S20LF2407A的工作电压是.33v,而设计中用到的晶体振荡器、光耦隔离器件6N137、CAN驱动器均为SV供电,因此以TMS320LF2407A为核心所构成的应用系统是一个混合电压系统,需要对电压进行转换.系统中采用TI公司的甘57333Q电压转换芯片为DSP转换.33V电压。

    3.4 外扩存储电路设计

    TMs320LF2407片内带有4K程序/数据RAM,32KFLASH程序存储器,芯片自带的数据和程序存储器己经满足了本监控系统的要求,所以在实际应用中硬件设计时不用扩展数据和程序存储器。但是作为初期的电路设计,为了方便在线调试,设计了一片64K静态随机读写存储器,在线调试时供程序、数据共同使用。

    3.5 信号调理电路设计

    从传感器传来的信号均为电压或电流信号,在本智能结点上,设计了放大电路及滤波电路,对初始信号进行放大处理和滤波处理。为了保证测量的精度,对于精度要求较高的信号采用仪用放大器AD6523来进行放大。而对于精度要求不高的信号,则采用价格低廉的LM324来进行放大处理。

    AD623可工作于单电源方式下,此时AD623的供电电压范围为3V-12V;DS623也可以工作在双电源方式下,此时的电压范围为±5V到±6V。在本智能结点中,电源电路只提供3.3V和5V的电压,且DSP的工作电压为3.3V,所以采用单电源方式。为了去藕,在靠电源脚处加了10μf的电容。

4 测控仪的软件设计

    智能结点的软件包括系统的初始化模块、数据采集模块、数据处理模块和系统的传输模块。初始化模块完成以下工作:根据芯片本身的功能和特征,所用的寄存器清零,程序FLASH区和数据RAM区初始化,中断口设置等为主程序运行准备工作;还要检查和保护系统电源,利用本身自带的看门狗（WATCHDOG）监视DSP芯片的各资源的硬件运行情况。在DSP芯片能正常运行后,进入数据采集软件的主程序运行。使用默认配置参数分配数据采集卡系统的通道资源、存储器资源和总线占用资源.数据采集模块以EMA中断（事件管理中断）中的定时器软中断启动LS7266R1采集一帧数据;与其同时,数据处理模块对已采集完前一帧各通道数据做处理。数据的传输是通过CAN总线来完成的,所以数据传输模块必须完成CAN总线通信功能。在下面的两节里,将根据TMS320LF2407的特点详细介绍数据采集、处理和传输模块的设计。

    CAN通信软件的功能主要有两个:把智能结点的数据包装成有效的CAN信息帧发给目标结点;从CAN总线上接收有效的数据帧,并将信息帧还原为原始数据,供给CPU进行下一步的操作。数据帧的包装和还原都是由DSP内的CAN控制器来完成的,在通信软件中,只需设置CAN控制器中的相应寄存器就可以了。TMS320LF2407的CAN控制器是一个完全的CAN控制器。整个软件流程如图4:

图4 软件流程图

图5 CAN总线通信流程图

    有了CAN控制器的支持,CAN通信软件的设计就变得简洁明了。本系统CAN通信软件设计思想是:将本系统向其它节点发送数据设计成函数,当本系统发送数据时调用此函数,将数据发送到CAN总线上;本系统接收数据采用中断方式,当CAN控制器接收到数据后,向微控制器发出中断响应信号,微控制器在中断程序中将接收到的数据读入。整个系统对CAN总线通信软件管理的流程图如图5所示。