SJA1000控制器在多电机综合保护器中的应用

文章摘要：PCA82C250是Philips公司的CAN控制器和物理总线之间接口，可提供对总线的差动发送和接收能力，支持多达110个节点相连接。它具有三种不同的工作方式：高速、备用和斜率控制，一般采用斜率控制方式。为了进一步提高系统的抗干扰性，在控制器SJA1000和收发器PCA82C250之间增加了由高速隔离器件6N137构成的隔离电路。CAN总线两端的两只124Ω的电阻对于匹配总线阻抗具有相当重要的作用。若忽略不计。会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低。甚至无法通信。由于CAN总线利用双绞线进行数据传输，也受外界干扰。因此可充分利用接收器的高共模抑制性能提高通信的抗干扰性，但必须在双绞线两端连接匹

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PCA82C250是Philips公司的CAN控制器和物理总线之间接口，可提供对总线的差动发送和接收能力，支持多达110个节点相连接。它具有三种不同的工作方式：高速、备用和斜率控制，一般采用斜率控制方式。

为了进一步提高系统的抗干扰性，在控制器SJA1000和收发器PCA82C250之间增加了由高速隔离器件6N137构成的隔离电路。

CAN总线两端的两只124Ω的电阻对于匹配总线阻抗具有相当重要的作用。若忽略不计。会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低。甚至无法通信。由于CAN总线利用双绞线进行数据传输，也受外界干扰。因此可充分利用接收器的高共模抑制性能提高通信的抗干扰性，但必须在双绞线两端连接匹配电阻来消除长距离线反射所引起的干扰。匹配电阻R与双绞线特性阻抗Z的关系为：

R=Z／2 (1)

综合保护器中双绞线特性阻抗为248Ω左右，所以R为124Ω。

PCA82C250的8引脚RS与地之间的电阻为斜率电阻。在波特率较低的情况下，一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取决于阻值，经过实验，一般取值介于20Ω和200 kΩ之间，使用双绞线作为总线。

在总线接口模块设计中，应注意电源电压与地信号之间的隔离。图2给出的接口电路采用了2种不同电源+5 V和+5 VA，其中，+5 V用于为SJA1000输出驱动器及6N137一侧供电，+5 VA用于为总线收发器PCA82C250及6N137另一侧供电。与电源对应，有2组不同的地，AGND和单片机地。采用电源隔离模块实现电源的完全隔离，否则光电耦合失去隔离作用。本综合保护器采用B0505S-1W电源隔离模块实现电源隔离。

一旦有故障产生，则向上位机发送故障信息的中断请求，响应中断后通过CAN总线向上位机发送故障信息。同理，当上位机查询故障信息时，可向下位机发送请求信息，下位机从CAN总线上接收报文后，则按要求将所要信息传送到上位机。根据具体要传送的数据信息和CAN总线的通信要求制定相应的通信协议。

3.2 通信软件设计

CAN总线通信的软件设计主要包括CAN的初始化程序、报文发送程序和报文接收程序等。在Basic CAN模式下，CAN初始化必须在复位模式下进行，所作的工作主要是设置时钟分频寄存器CDR、认可码寄存器ACR与认可码屏蔽寄存器AMR、总线定时寄存器BTR0和BTR1、输出控制寄存器OCR。根据课题要求，可以得出初始化后各寄存器所赋初值：CDR为0x08H；应用系统节点只接收ID(标志符)高八位为"10101010"的消息，认可码屏蔽寄存器不屏蔽，所以ACR=0xaaH，AMR=0x00H；系统中晶体频率为16 MHz，波特率预设值BRP=9，算出系统波特率为100 kb／s，BTRO=0C9H，BTR1=0A3H；位序流在正常输出模式下输出，采用上拉驱动方式，则OCR=0xAA。SJA1000初始化流程如图3所示。

4 结束语

本文论述了如何在多个电机综合保护器的设计中应用CAN总线通信。采用SJA1000型CAN总线控制器作为主控制器，实现上位机对下位机的实时监控，成本低，性能和可靠性基本满足该系统的功能要求，可增加煤矿生产的安全性，适用于煤矿井下通风系统电机的故障保护。另外，经过适当的改进，也可以用于煤矿以外的其他铜矿、铁矿等生产，有很好的适用性和推广性。

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