基于CAN通讯模块的闸间隙报警系统设计

0 引言

在煤矿生产中，矿井提升机是矿山大型关键设备。提升机的制动系统则是保证提升机能否安全运行、实现提升机正常减速停车以及在各种故障情况下执行紧急制动安全停车的最终手段。盘形闸是绞车提升系统中非常重要的配套设备，是保证安全提升的重要部分。盘形闸工作间隙报警有利于缩短故障排除的时间，故开发闸间隙报警模块具有重要的实际意义。CAN总线是一种总线型现场设备控制网络，具有突出的实时性、可靠性和灵活性。鉴于CAN总线的优势，本文开发了一种基于AVR的闸间隙报警CAN通讯模块，其成本低廉，安装方便。

1 模块硬件设计

该模块由处理器ATmega128、CAN总线控制器SJAl000以及CAN收发芯片CTM8251组成。其硬件结构如图1所示。

1.1 微处理器

ATmega128是一种高性能、低功耗的AVR8位微处理器，拥有先进的RISC结构、128kB的系统内可编程Flash、4kB的EEPROM、8路10位ADC、2路8位PWM、2个可编程串行USART/独立片内振荡器的可编程看门狗定时器、53个可编程I/O口、2个具有独立的预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器、2个具有预分频器和捕捉功能的16位定时器/计数器；具有独立预分频器的实时时钟计数器、片内/片外中断源、全局上拉禁止功能。微处理器ATmegal28在此设计中起到了对CAN控制器控制的作用。微处理器频率是16心z，每秒钟的运算能力为16 MIPS，其丰富的片上资源使得ATmegal28非常适合于CAN通信的应用。

1.2 CAN总线接口电路

由于处理器ATmega128内部没有集成CAN控制器，因此系统需要通过CAN控制器SJA1000芯片扩展出一个CAN接口。实现SJAi000扩展CAN总线接口的设计，就是对SJAl000的转换逻辑结构之间的每个模块进行设计。在设计中，将来自于ATmega128的I/O的数据(CANdata0～CANdata7)写入SJAi000的内部寄存器，并通过ATmega128的I/O实现对SJAl000的控制。CAN总线接口电路如图2所示。

1.3 CAN收发器

在CAN通信模块设计中，为了增加CAN总线的抗干扰能力，可通过将SJAl000控制器TX0、RX0接口连接到CAN隔离收发器来实现。