dsPIC3F3013的CAN总线数据采集系统

CAN总线接口电路如图3所示。

　　CAN协议控制器采用Microchip公司生产的MCP2515。MCP2515是带有SPI接口的独立CAN控制器，它完全支持CAN V2.0B技术规范，通信速率为1 Mb/s，包括2个接收缓冲器、6个29位验收滤波寄存器、2个29位验收屏蔽寄存器、3个具有优先级设定及发送中止的发送缓冲器、高速SPI接口(10 MHz)。

　　MCP2515与MCU的接口可以灵活配置。可通过引脚(如TXORTS)与MCU的数字I/O脚直接相连，利用数字I/O的读写功能控制MCP2515 的状态;也可以直接使用MCP2515的SPI指令集来实现所有的功能。用于控制MCP2515的SPI指令集如表1所列。

　　dsPIC30F3013通过SPI接口与MCP2515进行通信，dsPIC30F3013的SPI模块工作在主控模式，MCP2515工作在从动模式。dsPIC30F3013通过调用SPI指令来访问MCP2515的内部寄存器。

　　MCP2551是一个可容错的高速CAN收发器，它完全符合ISO-11898标准，包括能满足24 V电压要求。它的工作速率可高达1 Mb/s。

　　2 软件设计

　　dsPIC30F3013作为控制核心，它承担着数据采集处理和CAN通信的任务。数据采集部分的工作流程如图4所示。

　　dsPIC30F3013的12位ADC模块包含一块ADCBUFO至ADCBUFF的16字双口只读缓冲区，对ADC转换结果进行缓冲。本应用采样3路信号，并用扫描输入，经过12次ADC转换后，每次转换的数据依次写入ADCBUF0至ADCBUFB。即代号为0、3、6、9的AD-CBUF中存放的是同一个信号的不同时间的采样值，将这4个缓冲器的结果相加，然后再右移2位，即可实现该信号的4次平均值数字滤波。其他两个信号存放在与之相关的 ADCBUF中，处理方法与此相同。

　　MCP2515的SPI接口支持0，0和1，1运行模式。外部数据和命令通过SI引脚传送到器件中，且数据在SCK时钟信号的上升沿传送进去，在SCK的下降沿通过SO引脚传送出去。CS片选引脚设置为低电平后，MCP2515希望收到的第一个字节是指令/命令字节，这就要求在调用一个命令时，要先把CS 引脚拉升为高电平然后再降低为低电平。使用装载TX缓冲器指令，取消了一般写命令所需的8位地址，只需选择地址指针设置的6个地址之一，便可快速地将数据写入发送缓冲器。

　　下面以MCP2515的装载TX缓冲器为例来说明数据的发送过程。装载TX缓冲器的时序如图5所示。本应用有3路信号，每一路信号都要求精确到小数点后2 位，所以经过处理后的数据格式使用浮点型。一个浮点数需要占用4字节，为了使监控中心易于管理，用包含4字节数据长度的标准数据帧来发送数据。现以装载 TX缓冲器0为例说明一次数据发送操作，如图6所示。

　　dsPIC30F3013的SPI模块在数据发送和接收时有8位和16位两种工作模式可选。MCP2515的SPI指令、内部寄存器地址及数据都是8位的，所以在初始化SPI模块时，清零MODE16(SPI1CON10>)，将通信数据配置为8位宽度。

　　结 语

　　本文介绍了一种以Microchip公司dsPIC30F3013为控制核心，以MCP2515为CAN控制器和以MCP2551作为CAN收发器的数据采集系统。该系统与传感器组成一个CAN节点，有效地改善了工控系统中监控部分线路布局范围广、布线凌乱、抗干扰能力差的现状，同时，使整个监控系统更易于扩展。实践证明，这种设计是可靠的、高性能的。