基于CAN總線的多路溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主機(jī)硬件

1、 基于CAN總線的多路溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：朱廣東 指導(dǎo)教師：黃震梁 浙江樹(shù)人大學(xué)信息科技學(xué)院 電子信息工程114班 摘 要以嵌入式處理器為核心，總結(jié)CAN總線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)一套由一個(gè)主機(jī)，兩個(gè)從機(jī)組成了溫度采集的系統(tǒng)，兩個(gè)從機(jī)使用Pt100溫度傳感器來(lái)采集各自部分的溫度值，通過(guò)CAN總線將兩個(gè)從機(jī)的溫度數(shù)據(jù)傳輸給主機(jī)，主機(jī)接收到從機(jī)數(shù)據(jù)，并將各個(gè)從機(jī)的溫度值顯示在LCD液晶屏上。關(guān)鍵詞：溫度采集；ARM7；CAN總線；1引言 1.1CAN總線研究背景與意義 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是極為普遍又極為重要的熱工參數(shù)之一。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工

2、等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問(wèn)題。盡管溫度控制很重要，但是要控制好溫度常常會(huì)遇到意想不到的困難采用CAN總線對(duì)溫度迸行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 控制器局部網(wǎng)(CANCONTROLLER AREA NETWORK)是BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其卓越性能，現(xiàn)己廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。CAN總線從形成并

3、應(yīng)用于汽車工業(yè)至今，其突出的特點(diǎn)和優(yōu)異的性能使它的應(yīng)用范圍不斷的擴(kuò)大。目前在機(jī)械工業(yè)、紡織工業(yè)、機(jī)器人、醫(yī)療器械、傳感器、智能小區(qū)管理和家用電器等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用和發(fā)展。而且CAN也是目前為止唯一具有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，因此CAN具有廣闊的前景。CAN總線與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。概括起來(lái)有下列一些突出的特點(diǎn)：1CAN總線為多主工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不是傳統(tǒng)的主從方式。2在報(bào)文標(biāo)識(shí)符上，CAN上的節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)最多可在134us內(nèi)得到傳輸。 3CAN采用非破壞

4、總線仲裁技術(shù)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息出現(xiàn)沖突時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)地退出發(fā)送，而高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下，也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況。 4CAN節(jié)點(diǎn)只需要通過(guò)對(duì)報(bào)文的標(biāo)識(shí)符濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。5CAN報(bào)文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。并且CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施，具有極好地檢錯(cuò)效果。 6CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其它節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。 7CAN協(xié)議廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信

5、數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。使得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上是不受限制的。但是，實(shí)際應(yīng)用中CAN總線的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)。 8CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜和光纖，選擇靈活。而且CAN總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)技術(shù)容易掌握。因此CAN總線具有很高的性價(jià)比。 本設(shè)計(jì)主要研究了基于CAN總線的溫度采集系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中各種控制場(chǎng)合中的應(yīng)用。采用單片機(jī)外接傳感器的結(jié)構(gòu)框架，保證了系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)采集的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，而數(shù)據(jù)的傳送采用CAN總線，為整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提供了堅(jiān)實(shí)的通信保障。 1.2國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，尚待研究的問(wèn)題：溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，

6、但從生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比有著較大差距。目前，我國(guó)在這方面總體技術(shù)水平處于2O世紀(jì)9O 年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主。它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)控制。而適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國(guó)外已有較多的成熟產(chǎn)品。但由于國(guó)外技術(shù)保密及我國(guó)開(kāi)發(fā)工作的滯后，還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出性能可靠的自整定軟件?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。2.系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 2.1方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C51屬標(biāo)準(zhǔn)型，芯片價(jià)格低廉

7、，引腳與80C51完全兼容。片上外圍資源豐富，片內(nèi)具有41d3 的Flash ROM程序存貯空間，這不僅給程序修改帶來(lái)極大方便，而且避免了外部ROM擴(kuò)展，降低了節(jié)點(diǎn)成 本和線路復(fù)雜性，提高了電路可靠性。另外AT89C51具有在片程序和ROM兩級(jí)保密系統(tǒng)，可防止程序被 非法剽竊。SJA1000是PHILIP公司推出的功能很強(qiáng)的CAN 控制器。片內(nèi)含信息緩沖、位流處 理、位定時(shí)邏輯、接收濾波、錯(cuò)誤管理邏輯等電路，并配置有豐富的功能寄存器?？赏瓿蓴?shù)據(jù)成幀、總線填充、 錯(cuò)誤檢測(cè)、總線仲裁及錯(cuò)誤界定處理等CAN規(guī)范。2.2方案二：采用Luminary公司基于 ARM® CortexTM-M3

8、的控制器LM3S5749。 Luminary Micro Stellaris TM系列的微控制器是首款基于 ARM® CortexTM-M3 的控制器，它將高性能的 32 位計(jì)算引入到對(duì)價(jià)格敏感的嵌入式微控制器應(yīng)用中。這些堪稱先鋒的器件擁有與 8 位和 16 位器件相同的價(jià)格，卻能為用戶提供 32 位器件的性能，而且，所有器件都是小型封裝形式提供。Luminary Micro 提供一套完整的解決方案以便快速進(jìn)入市場(chǎng)，包括用戶開(kāi)發(fā)板、白皮書和應(yīng)用手冊(cè)，以及強(qiáng)大的支持、銷售和分銷商網(wǎng)絡(luò)。我們所設(shè)計(jì)的溫度采集系統(tǒng)中只有兩路從機(jī)，所需的資源不是很多，采用AT89C51單片機(jī)作為微控制已經(jīng)足夠

9、了。由于單片機(jī)AT89C51不具有CAN總線控制器，所以SJA1000作為CAN總線的控制器，82C250作為CAN收發(fā)器。3 .總框圖硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圖1 系統(tǒng)總框圖 根據(jù)圖1，系統(tǒng)主要分為主機(jī)部分和從機(jī)部分，主機(jī)部分可以分為6大模塊：微處理器模塊，電源模塊，LCD顯示模塊，報(bào)警模塊，按鍵模塊，CAN控制模塊；從機(jī)部分可以分為4大模塊：電源模塊，數(shù)碼管顯示模塊，溫度傳感器模塊，CAN控制器模塊。下面介紹具體模塊的硬件電路。4. 主機(jī)的電路設(shè)計(jì)： 4.1微處理器PIC18F4580 單片機(jī) 圖2 微控制器PIC18F4580單片機(jī)PIC18F4580 單片機(jī)的特點(diǎn)：主要引腳：電源和接地引腳，

10、震蕩器晶體引腳，時(shí)鐘復(fù)位引腳，I/O輸入輸出引腳，A/D通道引腳。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)特殊的微控制器功能：C 編譯器優(yōu)化結(jié)構(gòu)，可選擇擴(kuò)展指令集；·100000擦除/ 寫入周期增強(qiáng)型閃存程序存儲(chǔ)器（標(biāo)準(zhǔn)）；·1000000 擦除/ 寫周期的數(shù)據(jù)EEPRCOM 存儲(chǔ)器（標(biāo)準(zhǔn)）；·閃存/ 數(shù)據(jù)EEP-ROM 存儲(chǔ)：大于40年；·在軟件控制下自編程；·中斷優(yōu)先級(jí)；·8 ×8 單周期硬件乘法器；·擴(kuò)展看門狗定時(shí)器：可編程期由41ms至131s；·通過(guò)2 個(gè)引腳5V單電源內(nèi)電路串行編程（ICSPTM）；·通過(guò)

11、2 個(gè)引腳內(nèi)電路調(diào)試（ICD ）；·寬工作電壓范圍：（2.0 5.5V）；·ECAV模塊特點(diǎn)：信息比特率高達(dá)1Mbps ；·符合CAN2.0B 現(xiàn)行的規(guī)范；·完全逆向兼容PIC18XXX8CAN模塊；·3 個(gè)工作模式：傳統(tǒng)，增強(qiáng)型傳統(tǒng)，先進(jìn)先出：3 個(gè)優(yōu)先專用傳輸緩沖器；·2 個(gè)專用接收緩沖器；·6 個(gè)可編程接收/ 發(fā)送緩沖器；·3 個(gè)全29位驗(yàn)收膜；·16個(gè)全90位驗(yàn)收過(guò)濾器配/ 動(dòng)態(tài)結(jié)合；·設(shè)各網(wǎng)數(shù)據(jù)字節(jié)過(guò)濾支持；·遠(yuǎn)程自動(dòng)幀處理；·先進(jìn)的錯(cuò)誤管理功能 4.2電源模塊：

12、圖3電源模塊電源模塊為其他系統(tǒng)各模塊提供所需的電源。設(shè)計(jì)中除了要考慮電壓范圍和電流容量等基本參數(shù)之外，還有在電源轉(zhuǎn)換效率、降低噪聲、防止干擾和電路設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行優(yōu)化。全部硬件電路的電源都由7.2V的可充電蓄電池提供，其中包括單片機(jī)的5V電壓，CAN模塊等模塊。在本設(shè)計(jì)中我們選用LM7805三端穩(wěn)壓器來(lái)將電壓控制在5V，電路圖如上： 4.2.1 LM7805概述：電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列。三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管. 用78系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有

13、過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正5V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。 因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 4.2.2 7805 管腳圖： 圖4 7805 管腳圖 4.2.3 7805電參數(shù)： 參數(shù)符號(hào)測(cè)試條件最小值典型值最大值單位輸出電壓VoTj=254.8 5.05.2V5.0mA<1o<1.0A,Po<15W Vi=7.5v to 20v4.755.005.25V線性調(diào)整率VoTj=25,Vi=7.5V to 25V4.

14、0100mVTj=25,Vi=8V to 12V1.650mV負(fù)載調(diào)整率VoTj=25,lo=5.0mA to 1.5A9100mVTj=25,lo=250mA to 750mA450mV靜態(tài)電流IQTj=255.08mA靜態(tài)電流變化率IQlo=5mA to 1.0A0.030.5mAVi=8V to 25V0.30.8mA輸出電壓溫漂Vo/Tlo=5mA0.8mV/ 輸出噪音電壓VNf=10Hz to 100KHz,Ta=2542V紋波抑制比RRf=120Hz,Vi=8V to 18V 6273輸入輸出電壓差Volo=1.0A,Tj=252V輸出阻抗Rof=1KHz15m短路電流1SCVi=

15、35V,Ta=25230mA峰值電流1PKTj=252.2A 表 1 7805電參數(shù) 4.2.4 7805特性曲線： 圖 5 7805特性曲線 4.3LED顯示模塊： 圖6 LED顯示模塊如圖6該液晶顯示模塊與PIC18F4580的接口電路。該顯示電路采用單片機(jī)的通用I/O口對(duì)液晶的控制信號(hào)直接進(jìn)行控制，同時(shí)將單片機(jī)的D口作為其數(shù)據(jù)總線。液晶的第五腳用于液晶顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)，它需要通過(guò)一個(gè)10K的可變電阻接到-12V的電源上。該液晶顯示模塊是使用KB0108及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器作為列驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)使用KS0107B及其兼容驅(qū)動(dòng)器作為行驅(qū)動(dòng)器的液晶模塊。由于KS0107B不與MPU發(fā)生聯(lián)系，故只要提

16、供電源就能產(chǎn)生行驅(qū)動(dòng)信號(hào)和各種同步信號(hào)。MCG12864A8-3共有兩片KS0108B或兼容控制驅(qū)動(dòng)器和一片HD61203或兼容驅(qū)動(dòng)器。 4.3.1 LCD1602技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個(gè)字符 芯片工作電壓:4.55.5V 工作電流:2.0mA(5.0V) 模塊最佳工作電壓:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm 4.3.2 LCD1602引腳說(shuō)明：1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳接口，各引腳接口說(shuō)明如下表所示:編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地2VDD電源正極3VL液晶顯示偏壓4RS數(shù)據(jù) 命令選擇5RW讀 寫選擇6E使能信號(hào)7D0數(shù)據(jù)8D1數(shù)據(jù)9D

17、2數(shù)據(jù)10D3數(shù)據(jù)11D4數(shù)據(jù)12D5數(shù)據(jù)13D6數(shù)據(jù)14D7數(shù)據(jù) 表2 LCD1602引腳說(shuō)明第1腳：VSS為地電源。 第2腳：VDD接5V正電源。 第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第6腳：

18、E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 4.3.3 LCD1602的指令說(shuō)明及時(shí)序：序號(hào)指令RSRWD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址 001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址1計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDR

19、AM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 表 3 內(nèi)部控制指令1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平） 指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。 指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令5：光標(biāo)

20、或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。 指令8：DDRAM地址設(shè)置。 指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。 指令11：讀數(shù)據(jù) 4.4報(bào)警模塊： 圖7 報(bào)警模塊 在主機(jī)部分設(shè)有報(bào)警裝置，通過(guò)微控制器對(duì)接收到的兩個(gè)從機(jī)的溫度值進(jìn)行處理，判斷是否超過(guò)報(bào)警溫度，如果有從機(jī)超

21、過(guò)報(bào)警溫度，主機(jī)就會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲。電路圖如上： 4.5按鍵模塊： 圖8按鍵模塊本系統(tǒng)采用的是獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線的狀態(tài)。它軟件是采用查詢式結(jié)構(gòu)，首先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該I/O口線所對(duì)應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。鍵盤是人與微機(jī)打交道的主要設(shè)備，按鍵的讀取容易引起誤動(dòng)作?？刹捎密浖ザ秳?dòng)的方法處理，軟件的觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不采取妥善處理的話，將引起按鍵命令錯(cuò)誤或重復(fù)執(zhí)行，在這里采用軟件延時(shí)的

22、方法來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)，延時(shí)時(shí)間20ms。按下某鍵時(shí)，對(duì)應(yīng)的功能鍵解釋程序得到執(zhí)行，如操作者沒(méi)有釋放按鍵，則對(duì)應(yīng)的功能會(huì)反復(fù)執(zhí)行，好象連續(xù)執(zhí)行，在這里我們采用軟件延時(shí)250ms，當(dāng)按鍵沒(méi)釋放則執(zhí)行下一條對(duì)應(yīng)程序。利用連擊功能，能實(shí)現(xiàn)快速調(diào)時(shí)操作。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。CPU忙于各項(xiàng)任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。考慮儀表系統(tǒng)中CPU任務(wù)的份量，來(lái)確定鍵盤的工作方式。鍵盤的工作方式選取的原則是：既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵的操作，又不過(guò)多的占用CPU的工作時(shí)間。鍵盤的工作方式有：查詢方式（編程掃描，定時(shí)掃描方式）、中斷掃描方式。矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)

23、量較多的場(chǎng)合，由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上節(jié)省I/O口。電路圖如上： 4.6 CAN控制模塊： 圖9 CAN控制模塊CAN模塊是整個(gè)系統(tǒng)主要的通信核心，主要是傳輸主機(jī)和從機(jī)之間的數(shù)據(jù)，由單片機(jī)通過(guò)控制CAN控制器SJA1000,再由CAN收發(fā)器82C250將數(shù)據(jù)傳輸出去。 4.6.1 SJA1000概述：SJA1000 是PHIL IPS 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一種獨(dú)立式CAN 器件,它與CAN2. 0B 相兼容。同時(shí)支持11位(BasicCAN 模式) 和29 位(PeliCAN 模式) 識(shí)別碼。兩種模式可由軟件編程實(shí)現(xiàn)切換。 4.6.2 SJA1000硬件原理圖及說(shuō)明： 圖 10 SJ

24、A1000硬件原理圖1. 接口管理邏輯負(fù)責(zé)解釋來(lái)自CPU 的命令,控制CAN 寄存器的尋址,向主控制器提供中斷信息和狀態(tài)信息。2. 發(fā)送緩沖器是CPU 與BSP (位流處理器) 之間的接口,能夠存儲(chǔ)發(fā)送到CAN 網(wǎng)絡(luò)上的完整信息。緩沖器長(zhǎng)13 個(gè)字節(jié),由CPU 寫入、BSP 讀出。3. 接收緩沖器是接收過(guò)濾器和CPU 之間的接口,用來(lái)存儲(chǔ)從CAN 總線上接收的信息。接收緩沖器(RXB ,13 個(gè)字節(jié)) 的一個(gè)窗口,可被CPU 訪問(wèn)。CPU 在此FIFO 的支持下,可以在處理信息的時(shí)候接收其他信息。4. 接收過(guò)濾器把它的數(shù)據(jù)和接收的識(shí)別碼的內(nèi)容相比較,決定是否接收信息。在純粹的接收測(cè)試中,所有信

25、息都保存在RXFIFO 中。5. 位流處理器是在發(fā)送緩沖器、RXFIFO 和CAN總線之間控制數(shù)據(jù)流的程序裝置。它還執(zhí)行錯(cuò)誤檢測(cè)、仲裁、總線填充和錯(cuò)誤處理。6. 位時(shí)序邏輯監(jiān)視串口的CAN 總線和處理與總線有關(guān)的位時(shí)序。它在信息開(kāi)頭“弱勢(shì)- 支配”的總線傳輸時(shí)同步CAN 總線位流(硬同步) ,接收信息時(shí)再次同步下一次傳送(軟同步) 。BTL 提供了可編程的時(shí)間段來(lái)補(bǔ)償傳播延遲時(shí)間、相位轉(zhuǎn)換(如由于振蕩漂移) 和定義采樣點(diǎn)及每一位的采樣次數(shù)。7. EML 負(fù)責(zé)傳送層中調(diào)制解調(diào)器的錯(cuò)誤管理。它接收BSP 的出錯(cuò)報(bào)告,使BSP 和IML 進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。通常情況下,錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到255 時(shí),將關(guān)閉

26、總線,并自動(dòng)轉(zhuǎn)入復(fù)位狀態(tài),并產(chǎn)生錯(cuò)誤中斷。經(jīng)過(guò)128 個(gè)周期的總線空閑后,重新開(kāi)啟總線。當(dāng)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到96 時(shí)(警告限制) ,將產(chǎn)生錯(cuò)誤中斷。 4.6.3收發(fā)器PCA82C250概述：PCA82C250收發(fā)器是協(xié)議控制器和物理傳輸線路之間的接口，它們可以用高達(dá)1mbit/s 的位速率在兩條有差動(dòng)電壓的總線電纜上傳輸數(shù)據(jù)。 4.6.4PCA82C250工作模式：PCA82C250 共有三種不同的工作模式模式控制通過(guò)Rs 控制引腳提供。第一種模式是高速模式它支持最大的總線速度和或長(zhǎng)度第二種是斜率模式當(dāng)使用非屏蔽的總線電纜時(shí)可以考慮使用這種模式這種模式的輸出轉(zhuǎn)換速度可被故意降低以減少電磁輻射第三種是準(zhǔn)備模式這種模式在電池供電的應(yīng)用要求系統(tǒng)功率消耗非常低的應(yīng)用中非常有 4.6.5位速度總線