【正文】 始 仲裁區(qū)域 控制區(qū)域 數(shù)據(jù)區(qū)域 CRC 區(qū)域 ACK 區(qū)域 幀結(jié)束 圖 ①幀起始 (SOF) 幀起始標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始 ,僅由一個(gè)顯性位構(gòu)成、只有在總線處于空閑狀態(tài)時(shí)才會(huì)允許節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送，所有站都必須同步于首先開始發(fā)送的那個(gè)站的幀起始前沿。 ②仲裁 場(chǎng) 圖 而在擴(kuò)展格式中 ,仲裁場(chǎng)由 29 位標(biāo)識(shí)符、 SRR 位、 IDE 位和 RTR 位組成 ,標(biāo)識(shí)符為—— 、如圖 所示 ； 圖 ③控制場(chǎng) 控制場(chǎng)其實(shí)是由 6 位組成 .所發(fā)送的保留位必須為 /顯性 0。接收器接收所有由顯性和隱性來(lái)組合在一起的他們的組合結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 貴陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼代表數(shù)據(jù)場(chǎng)中字節(jié)數(shù)量，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼為 4 位 ,具體分配如表 所示； 表 ④ 數(shù) 據(jù)場(chǎng) 數(shù)據(jù)場(chǎng)是由數(shù)據(jù)幀中被發(fā)送的數(shù)據(jù)所組成。 ⑤ CRC 場(chǎng) CRC 場(chǎng)包括 CRC 序列 ,其后是 CRC 界定符 CRC 序列由循環(huán)兀余碼求得幀檢查序列組 (2)遠(yuǎn)程幀 遠(yuǎn)程幀由 6 個(gè)不同的位場(chǎng)組成分別是 :幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、 CRC 場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)和幀結(jié)束。與數(shù)據(jù)幀相反 ,遠(yuǎn)程幀的 RTR 位是隱性位，遠(yuǎn)程幀沒(méi)有數(shù)據(jù)場(chǎng) ,DLC 的數(shù)值沒(méi)有用的 ,它可以是 0到 8中的任何數(shù)值 ,這一數(shù)值為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)幀的 DLC其結(jié)構(gòu)如圖 ： 幀起始 仲裁區(qū)域 控制區(qū)域 CRC 區(qū)域 ACK 區(qū)域 幀結(jié)束 圖 構(gòu) 貴陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 共 30 頁(yè) 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)整體框架 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖 所示；本系統(tǒng)由 DSP 模塊、信號(hào)處理與放大電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、電源模塊、 CAN 總線通信接口組成。 圖 傳感器輸出的信一號(hào)經(jīng)過(guò)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(guò) CAN 總線實(shí)時(shí)傳輸至嵌入式工控機(jī)。嵌入式工控機(jī)采用北京昆侖通態(tài)公司生產(chǎn)的具有 TFT 液品廣泛示觸摸屏的高性能嵌入式個(gè)體化工控機(jī)。該產(chǎn)品能將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)可視 化的界面實(shí)時(shí)的顯示出來(lái) ,極大的提高了工作效率。 DSP 系統(tǒng)及外圍電路設(shè)計(jì) TMS320F282 功能介紹 TMS320F28—— 2 的 DSP 芯片有以下特點(diǎn) 。 (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(wàn)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。 (2)支持 JTAG 接口。 貴陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 30 頁(yè) (3)4KX16 位的引導(dǎo) ROM 具有軟件引導(dǎo)模 式和保存了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)函數(shù)表。 (4)3 個(gè) 32 位的 CPU 定時(shí)器。 (5)兩個(gè)事件管理器 (EVA、 EVB)可以進(jìn)行電機(jī)控制。 (6)包含串行外設(shè)接口 (SPI)、兩個(gè)串行通信端口 (SCI)即標(biāo)準(zhǔn)的 UART、 CAN 總線通信接口 (eCAN)及多通道緩沖串口 (MCBSP)。 (7)工作環(huán)境溫度范圍 :A:40 到 ,S/Q:40 到 125， eF2812 芯片的功能框圖如圖 圖 如圖 所示 ,TMS32OF2812 片內(nèi)提供了豐富的存儲(chǔ)器資源 ,如 128K 字的 FIJASH 程貴陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 共 30 頁(yè) 序存儲(chǔ)器 ,IK 字的 OTPROM。其中 FLASH 空間被劃分 4 個(gè) SK 字和 6 個(gè) 16K 字的段 ,每個(gè)段可以單獨(dú)被擦除、編程和使用 ,而不影響其它的段空間。 TMS320F2812 還包括 2 個(gè) 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(chǔ)器空間 ,也可以映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。在編寫命令文件時(shí)要格外注意各個(gè)存儲(chǔ)空間的分配地址和使用要求。 TMS320F2812 芯片主要由三個(gè)主要的功能單元組成 :C28CPU 核、內(nèi)部存儲(chǔ)器以及外圍設(shè)備。除了 這三個(gè)主要功能單元外還提供若干系統(tǒng)級(jí)的特性 ,如 XINTF 外部接口、 JTAG仿真接口、系統(tǒng)復(fù)位控制、中斷、系統(tǒng)時(shí)鐘和低功耗模式以及看門狗定時(shí)器等。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(guò) DSP 內(nèi)部 5 倍頻后 ,可以使 DSP 工作在 150MHz。電源芯片采用 TI 公司生產(chǎn)的專用 DSP 電源芯片 ,可以提供 和 。外擴(kuò) RAM 采用美國(guó)SST 公司生產(chǎn) IS6lLV1281610,它是一種 供電的 高速 COMS 靜態(tài) RAM。 電源模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)通過(guò)外部的 +24V 直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行供電 ,需轉(zhuǎn)換成適合芯片工作的電壓。電路圖如圖 所示： 貴陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 電源電路 信號(hào)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(wú)效狀態(tài)時(shí) ,靜態(tài)電流僅為 1A。 除了這個(gè)數(shù)字傳感器外 ,其他的大多數(shù)傳感器都是吧模擬非電量轉(zhuǎn)換為成為模擬電量 ,而且這些模擬電量通常都不適合直接用數(shù)據(jù)采集電路進(jìn)行數(shù)字化放大器 AD620。 圖 DSP電源變換電路 貴陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 共 30 頁(yè) 信號(hào)放大電路 除數(shù)字傳感器外 ,很多數(shù)傳感器都是將模擬非電量變換為模擬電量 ,而且這些模擬電量一般不適合直接用數(shù)據(jù)采集電路進(jìn)行數(shù)字化 ,還需要進(jìn)行一定的信號(hào)調(diào)理放大 ,才可以進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 ， 運(yùn)算放大器采用儀表放大器 AD620。 AD620 結(jié)構(gòu)如圖 所示 ； 圖 引腳功能如下表所示； 表 引腳圖 運(yùn)算放大器采用儀表放大器 AD620。 AD620 是美國(guó) 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(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 共 30 頁(yè) 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。 AD620 是傳統(tǒng) AD524 儀表放大器的第二代產(chǎn)品 ,并且包含一個(gè)改進(jìn)的傳統(tǒng)三級(jí)運(yùn)放電路 [26][27]。AD620 具有很高的精度、漂移小、噪聲低、且只用調(diào)節(jié)儀外部電阻 RI 就可改變信號(hào)增益大小 ,使用方便 ,信號(hào)增益、 AD62O 可以用于精確的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ,作為各種微弱信一號(hào)的前置調(diào)理器。多年來(lái) ,AD62O 已經(jīng)成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高性能、低成木的儀表放大器。 信號(hào)采集電路 在對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大預(yù)處理后 ,必須先對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、模擬 —— 數(shù)字轉(zhuǎn)換 ,然后才能由數(shù)字信號(hào)處理器 DSP對(duì)其進(jìn)行采集和數(shù)字濾波處理。信號(hào)采集電路如圖 : 圖 該系統(tǒng)選擇使用芯片 AD977A 完成數(shù)據(jù)采集。 AD977A 是美國(guó) AD 公司的 低功耗的 16 位逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ,它主要有以下特性 ； (l)單電源 SV 供電 ,內(nèi)部 參考電壓可選。 (2)最高 采樣速率 200kSPS。 (3)高速串行數(shù)據(jù)接口。 (4)低功耗 ,最大功耗 100mw,省電模式下 50pw。 (5)輸入電壓范圍 :單極性 0— 4V,O— 5V 和 0— 10V， 雙極性 — +,和 10V—+10V、高速 8V 到 — 8V。 CAN 總線接口電路 貴陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 共 30 頁(yè) CAN 總線器件有兩種選擇方案 :其中一種是片內(nèi)集成 CAN 的微控制 器，這其中有一下這些控制器； P8XC591/ MC6s37 es05lFo4o/1 等 。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(gè)微處理器才能運(yùn)行。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì) ,提高可靠性 ,本文設(shè)計(jì)中選用 TMS320F2812則是帶有 CAN 控制器的微控制器 ,這樣大大簡(jiǎn)化了接口電路設(shè)計(jì) ,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體的 CAN 總線接口電路如圖 所示； 圖 貴陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 共 30 頁(yè) 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 汽車加速度數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì) An 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) SPI 總線發(fā)送至 DSP 上。一般 SPI 用于 DSP 處理器與外部芯片以及其他處理器之間進(jìn)行通信。常有的應(yīng)用包括 諸如移位寄存器、顯示驅(qū)動(dòng)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADCS)。由于該總線所使用的接口線較少 ,通信效率高 ,并且大部分處理器芯片都適合 ,同時(shí)它有標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議，而且速度快 ,能夠同時(shí)收發(fā) ,因而得到了廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)中 ,DSPTMS320F2812 作為主設(shè)備 ,AD977A 作為從設(shè)備 ,通過(guò) DSP 的 GPIO 口來(lái)控制 AD977A的片選 ,轉(zhuǎn)化工作狀態(tài) ,然后在 DSP提供的時(shí)鐘脈沖的作用下 ,把 AD977A轉(zhuǎn)換的結(jié)果存到指定的地址單元。 AD977A 的工作時(shí)序圖如圖 所示； 圖 首先是通過(guò) DSP的相關(guān)寄存器設(shè)置 ,把 其配置為從模式、接著對(duì) SPI的字長(zhǎng) ,波特率 ,時(shí)鐘模式等進(jìn)行相應(yīng)配置。然后由 TMS320F2812 片內(nèi)定時(shí)器產(chǎn)生的定時(shí)中斷 ,定時(shí)啟動(dòng)AD977A 工作。當(dāng)定時(shí)器產(chǎn)生中斷 ,在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后 ,使 GPIO 輸出高電平 ,當(dāng)側(cè) C引腳變成高電平后 ,AD977A 進(jìn)入讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果模式。這時(shí) ,由 DSP 運(yùn)行讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果程序 ,為 AD977A 提供外部時(shí)鐘 ,然后向 DSP 傳輸上次轉(zhuǎn)換結(jié)果。需要注意的是 ,數(shù)據(jù)是從高位到低位串行傳輸 ,一共 16 位 ,如果選擇在時(shí)鐘上升沿讀取數(shù)據(jù) ,則需要向 AD977A 提供 17個(gè)時(shí)鐘脈沖。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。這時(shí) ,AD977A 進(jìn)入采樣轉(zhuǎn)換模式 ,并自動(dòng)啟動(dòng)新的一次采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。在 AD977A 進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換的過(guò)程中 ,BUSY 引腳將會(huì)保持低電平到采樣轉(zhuǎn)換結(jié)束 ,在這期間