【正文】 he field of photoelectric detection protocol and data frame structure this paper designs a data acquisition system of CAN bus based on acceleration, the CAN bus as the munication bus, using DSP chip TMS320F2812 as the main controller, the external cutter Dconversion chip AD977A for data acquisition and conversion, and transmits the data to the display byCAN bus. Software using CCS of TI pany development as a development environment, software design using modular design method to plete the design of each sub module, through careful analysis and design of the main program, realize the reasonable scheduling of each task, meets the system design requirements. embedded industrial puter display interface using MCGS configuration software written to realize the data processing and display the system has good universality! High reliability! Fast transmission speed, convenient operation, with good prospects of application。軟件采用 TI 公司開發(fā)的 CCS作為開發(fā)環(huán)境 ,軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法完成了各個子模塊的設(shè)計(jì) ,通過對主程序的仔細(xì)分析與設(shè)計(jì) ,實(shí)現(xiàn)了各個任務(wù)的合理調(diào)度 ,達(dá)到了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 .嵌入式工控機(jī)顯示界面采用 MCGS 組態(tài)軟件 編寫 ,用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和顯示。本文用 CAN 總線技術(shù)對汽車加速度進(jìn)行研究 ,討論了汽車加速度變化所帶來的變化。繼而可以理解和使用 CAN 總線的特點(diǎn)與優(yōu)勢所在 ,并敘述了光電檢測技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢。該系統(tǒng)通用性好 .可靠性高 .傳輸速率快 .操作方便 ,具有較好的應(yīng)用前景。 Keywords: CAN bus. data acquisition. automobile acceleration。這項(xiàng)以智能傳感 、 控制 、 計(jì)算機(jī) 、 數(shù)據(jù)通信 相結(jié)合的 綜合性技術(shù) ,己得到世界范圍的認(rèn)可。 比如通訊速率慢只能點(diǎn)對點(diǎn)傳輸 ,根本無法支持更高級的計(jì)算機(jī)之間的功能操作等缺點(diǎn)。在此前提上 ,美國 Rosemount 公司研制出了自機(jī) HART 數(shù)字通信協(xié)議。 CAN 總線的特點(diǎn) CAN 總線控制系統(tǒng)具有很多其他通信網(wǎng)絡(luò)所不具備的有點(diǎn) ,除此之外還是一個全分布式的控制系統(tǒng)其主要的特點(diǎn)如下幾點(diǎn)； （ 1）低成本； （ 2）極高的總線利用率； （ 3）很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離 (長達(dá) 10Km)； （ 4）高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（高達(dá) 1Mbit/s）； （ 5）可根據(jù)報(bào)文的 ID 決定接收或屏蔽該報(bào)文； （ 6）可靠的錯誤處理和檢錯機(jī)制； （ 7）發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動重發(fā)； （ 8）節(jié)點(diǎn)在發(fā)生錯誤且情況很嚴(yán)重的情況下具有自動退出總線的功能； 因此它是一項(xiàng)以智能傳感器、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合性技術(shù)。設(shè)備具有自診斷與簡單處理故障的能力 ,極大的減少了維護(hù)工作量 。具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能 ，多個控制模塊通過 CAN 控制器接到其上面，形成多主機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)。與此同時 ,由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化 ,使得設(shè)備極大的減少 ,設(shè)備也減少一些，現(xiàn)場儀表的功能加強(qiáng) ,提高了系統(tǒng)的工作可靠性 .除此此外 ,由于它的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化和功能模塊化 ,因而還具有設(shè)計(jì)通熟易懂 ,易于運(yùn)用等優(yōu)點(diǎn)。 (l)高精度、光電檢測的精度是將所有檢測技術(shù)中精度最高的一種。 光電檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代檢測技術(shù)是現(xiàn)代一切科技和當(dāng)代工業(yè)部門能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)之一。用來以滿足快速增長的商品經(jīng)濟(jì)的需要。因此要求整個系統(tǒng)都必須具有很高的抗干擾能力和糾錯能力 ,同時還需要對各種模擬與數(shù)字信號進(jìn)行及時的傳輸 ,并且對傳感器發(fā)出的命令與數(shù)據(jù)做到實(shí)時的響應(yīng) 這就要求被選擇的總線標(biāo)準(zhǔn)精確可靠 .抗干擾性強(qiáng) .實(shí)時性高。 貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 共 30 頁 第 2 章 CAN 總線技術(shù) CAN 總線介紹 CAN 總線全名應(yīng)該是“控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線”。 CAN 總線的基本工作原理 CAN 總線的結(jié)構(gòu)是一中很典型的串行總線的結(jié)構(gòu)形式。也就是說 ,CAN 總線面向的是數(shù)據(jù)卻不是節(jié)點(diǎn) ,因此加入或者撤銷節(jié)點(diǎn)設(shè)備是不會影響網(wǎng)絡(luò)的工作 ,十分適用于控制系統(tǒng)要求快速、可靠、簡明的特點(diǎn)。在相對復(fù)雜的遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)中性價(jià)比比較高 ,可靠性也是降低后期成本的主要原因。 （ 3）很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離 (長達(dá) 10Km)； 距離就看收發(fā)器的能力了。比如一個小網(wǎng)絡(luò)，安全要求又很低。 圖 CAN總線的分層結(jié)構(gòu) 貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 共 30 頁 物理層 (1)物理信令 (PLSphysiealSignaling)用于實(shí)現(xiàn)與位表示定時和同步相關(guān)的功能。在丟失仲裁情況下 ,可以退出仲裁并轉(zhuǎn)入接收方式、構(gòu)造出錯幀并開始發(fā)送 。該差分電壓 Vdiff 可表示顯性和隱性兩種互補(bǔ)的邏輯數(shù)值 .而在隱性狀態(tài)下差分電壓 Vdiff 近似于顯性狀態(tài) Vdiff 則大于一個最小值。該單元在總線丟失總線仲裁之前恒為發(fā)送器、如果一個單元不是報(bào)文發(fā)送器 ,并且總線不處于空閑狀態(tài) ,則該單元為接收器。 錯誤幀 :由檢測到總線錯誤的任何單元發(fā)出錯誤幀。 ②仲裁 場 圖 而在擴(kuò)展格式中 ,仲裁場由 29 位標(biāo)識符、 SRR 位、 IDE 位和 RTR 位組成 ,標(biāo)識符為—— 、如圖 所示 ； 圖 ③控制場 控制場其實(shí)是由 6 位組成 .所發(fā)送的保留位必須為 /顯性 0。 圖 傳感器輸出的信一號經(jīng)過放大調(diào)理電路后 ,由 AD轉(zhuǎn)換芯片 AD977A進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換 ,利用 DSP 強(qiáng)大的數(shù)字運(yùn)算能力 ,將其采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波并通過 CAN 總線實(shí)時傳輸至嵌入式工控機(jī)。 (l)采用非常厲害的 CMOS技術(shù) ,I/0供電電壓及 Flash編程電壓為 ,內(nèi)核供電電壓為 (135MHz)或 (150MHz),減小了控制器的消耗 ,150MIPS(百萬條指令 /秒 )的指令執(zhí)行速度使得指令周期大大的縮小 ,從而提高了控制器的控制力。 (5)兩個事件管理器 (EVA、 EVB)可以進(jìn)行電機(jī)控制。 TMS320F2812 還包括 2 個 4K 字的 SARAM(LO 和 L1),SK 字的 SARAM(HO),IK 字的 SARAM(MO 和 Ml)總共 ISK 字的 SARAM,這些 SARAM 快可以映射到程序存儲器空間 ,也可以映射到數(shù)據(jù)存儲器空間。TMS320F2812 外圍電路設(shè)計(jì) TMS320F2812 外圍電路設(shè)計(jì)如圖 所示； 圖 DSP 外部晶振選用 30MHz,經(jīng)過 DSP 內(nèi)部 5 倍頻后 ,可以使 DSP 工作在 150MHz。電路圖如圖 所示： 貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 共 30 頁 圖 電源電路 信號變換電路 NSP的電源芯片采用 TPs767D315芯片 TPs767n315是 T1公司推出的雙路低壓差電源調(diào)整器 ,主要應(yīng)用在需要雙電源供電的 DSP設(shè)計(jì)中具有可單獨(dú)供電的雙路輸出 ,一路固定輸出電壓為 ,另一路固定輸出電壓為 ,每路輸出電流的范圍在 O一 IA,且具有超低的典型靜態(tài)電流 (85pA),器件無效狀態(tài)時 ,靜態(tài)電流僅為 1A。 AD620 是美國 AD 公司的產(chǎn)品 ,是一種完整的單片儀表放大器 ,提供 8 引腳 DIP 和 SOIC 兩種封裝 ,供電電源范圍為士 到 +l8V,最大貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁 共 30 頁 工作電電流僅為 ,最大輸入失調(diào)電壓為 125pV,最大失調(diào)電流為 50pA。 信號采集電路 在對輸出信號進(jìn)行放大預(yù)處理后 ,必須先對信號進(jìn)行采樣、模擬 —— 數(shù)字轉(zhuǎn)換 ,然后才能由數(shù)字信號處理器 DSP對其進(jìn)行采集和數(shù)字濾波處理。 (3)高速串行數(shù)據(jù)接口。另一種則是獨(dú)立的 CAN 控制器 ,如philips 公司的 SJA1000、 82CZOO,intel 公司的 82526 等 ,但是獨(dú)立的 CAN 控制芯片需要外接一個微處理器才能運(yùn)行。常有的應(yīng)用包括 諸如移位寄存器、顯示驅(qū)動器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADCS)。然后由 TMS320F2812 片內(nèi)定時器產(chǎn)生的定時中斷 ,定時啟動AD977A 工作。在讀取完上次轉(zhuǎn)換結(jié)果后 ,使 引腳 GPIOBO 輸出低電平 ,即將側(cè) C 引腳拉低。這樣設(shè)貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 共 30 頁 計(jì)的主要目的是 ,將采樣轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸這兩個過程分時進(jìn)行 ,避免了數(shù)據(jù)傳輸時產(chǎn)生的電磁干擾對模擬信號采樣轉(zhuǎn)換造成影響 ,降低轉(zhuǎn)換結(jié)果的精確度。 汽車加速度信息采集電路設(shè)計(jì) 圖 貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁 共 30 頁 第 5 章 抗干擾措施和系統(tǒng)調(diào)試 硬件抗干擾措施 所謂的干擾就是除了系統(tǒng)所用信號以外的噪聲或者是給造成系統(tǒng)不能正常工作的破壞因素。雖然這類噪聲很弱 ,但是有用信號也很弱時，噪聲會對微弱信號放大器產(chǎn)生很大的干擾。因此 ,在滿足系統(tǒng)要求的情況下 ,盡量降低處理 器的時鐘頻率。大電容是為了去掉低頻干擾成分 ,小電容是為了去掉高頻干擾成分。本文的主要內(nèi)容包括 : （ 1） 利用 CAN 總線設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng) ,提高了信號處理和控制的能力 ,較大程度地提升了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能 ,完全滿 足實(shí)際應(yīng)用中對系統(tǒng)的要求。完成了 DSP 與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制 ,實(shí)現(xiàn)了 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)通信。 ③ 在實(shí)驗(yàn)室做的調(diào)試階段 ,因?yàn)?CAN傳輸距離比較近 ,所以對 CAN數(shù)據(jù)傳輸在長距離甚至達(dá)到傳輸距離極限時的傳輸性能缺乏驗(yàn)證。 再次非常感謝我們學(xué)院的老師和領(lǐng)導(dǎo)們在我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中的很多幫助和教導(dǎo)，教我學(xué)會了許多書本上沒有的東西，我相信這些老師們的社會經(jīng)驗(yàn)，可以幫我們在以后的社會生活中怎樣去和別人相處等等。