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智能传感器的CAN总线接口设计

作者:时间:2011-08-19来源:网络收藏

摘要:为使可即插即用于的测控系统,以混合信号微处理器C8051F041为核心,构建可嵌入转换,将输出信息转换为上的报文信息;针对大多数模拟传感器输出信号较弱的特点,C8051F041结合AD623等模拟电路对传感器信号进行必要的滤波、程控放大、零点校准、A/D变换,并由其内部集成的控制器转换为CAN报文信息,通过外接的CAN驱动器CTM8251T最终接入CAN;CAN控制器使该传感器成为一个CAN节点,通过定义CAN应用层协议,使传感器插入后立即以较低优先级传送传感器电子数据表单,接收必要的参数设定,从而实现传感器即插即用。
关键词:CAN;CAN通信协议;C8051F041;CAN控制器;CAN收发器

引言
测控系统离不开传感器。由于各种传感器的工作原理不同,其最终输出的电量形式各不相同。即使同一类传感器,其灵敏度、测量范围不同,相同电信号代表的物理量也不尽相同。因此,传统的测控系统,必须对系统中的每一个传感器进行配置,传感器类型、灵敏度、测量范围等的细微改变都将导致系统(主要是软件和部分硬件)的重新设置。若要增/减传感器,以改变测控系统的规模,则需对整个系统(软件、硬件及布线)。进行重新配置。这无疑极大地限制了测控系统的灵活性,制约了测控系统的扩展性。CAN的通信硬件简单,通信线少,通信介质可以为双绞线、同轴电缆或者光缆。将测控系统配置为CAN结构,将目前广泛应用的各种模拟传感器,配以CAN总线接口,使之成为CAN总线上的一个节点,即易于实现传感器的即插即用,也提高了测控系统的灵活性和可扩展性。

1 传感器/CAN智能接口系统构成
传感器/CAN智能接口的作用主要有两点:一是控制传感器的信号调理,将传感器的输出模拟信号转换为数字量,并进行相应的处理,形成可发送的CAN报文信息;二是控制CAN驱动器,收/发 CAN总线上的报文信息,并执行相应的智能控制。智能接口系统构成如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/161549.htm

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针对大多数模拟传感器输出信号较弱的特点,接口首先对传感器信号进行一级放大和滤波的预处理,预处理后的传感器信号幅度在200 mV左右,单端输出。此后对该信号的处理完全由基于SOC技术的混合信号微处理器C8051F041自动完成,如信号的程控放大、信号的零点校准、信号的A/D变换、信号的数字滤波以及CAN报文的形成和收发控制等;C8051F041是该接口的核心,它不仅完成传感器信号到CAN报文的转换;更通过对传感器信号调理的智能控制和对CAN应用层的编程,实现传感器的即插即用。

2 传感器信号调理
考虑到绝大多数传感器信号较弱,且包含大量的噪声信号,因此需首先对传感器输出的模拟信号进行必要的调理,信号调理由信号预处理电路结合S0c中的模拟外设实现,如图2所示。在此,信号调理主要对传感器信号进行了必要的滤波、放大和零点校准。

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