基于C8051F040的车用CAN总线智能节点设计
[10-10 20:39:48] 来源:http://www.88dzw.com 电视机电路 阅读:8953次
文章摘要:电气与电子系统是车辆的重要组成部分,其工作状态直接影响车辆的性能。按照传统设计思想设计车辆电气系统时,往往采取堆积各种子系统的途径来提高系统的性能,因此车辆内部各子系统之间单纯面向任务而不考虑与全局的关系。随着子系统及装置数量不断增加,传统设计方法遇到了一系列问题:线路增多、布线复杂、电磁干扰增加、系统可靠性下降、检查维修困难等。为了解决上述问题,现代车辆采用了综合电子系统。总线是综合电子系统的基础,通过总线节点,综合电子系统可采集、使用、分配和共享车内所有电子系统的各种信息,达到弱化矛盾、增强整体功能的目的。CAN总线由于具有性价比高、可靠性高、实时性好、灵活性强等特点,得到广泛应用。本文针
基于C8051F040的车用CAN总线智能节点设计,标签:电视机电路,电路设计,http://www.88dzw.com电气与电子系统是车辆的重要组成部分,其工作状态直接影响车辆的性能。按照传统设计思想设计车辆电气系统时,往往采取堆积各种子系统的途径来提高系统的性能,因此车辆内部各子系统之间单纯面向任务而不考虑与全局的关系。随着子系统及装置数量不断增加,传统设计方法遇到了一系列问题:线路增多、布线复杂、电磁干扰增加、系统可靠性下降、检查维修困难等。为了解决上述问题,现代车辆采用了综合电子系统。总线是综合电子系统的基础,通过总线节点,综合电子系统可采集、使用、分配和共享车内所有电子系统的各种信息,达到弱化矛盾、增强整体功能的目的。CAN总线由于具有性价比高、可靠性高、实时性好、灵活性强等特点,得到广泛应用。本文针对CAN总线,提出了一种基于C8051F040的通用总线智能节点的设计方法。
1 总体设计
本文采用C8051F040单片机作为智能节点的主控芯片来设计CAN总线通用智能节点。智能节点通过现场信号调整、高速数据采集获取该节点下设备的参数,并通过总线收发器将数据发送到CAN总线,同时根据参数及总线上的其他信息和命令对设备进行控制。通过CAN总线智能节点,可将车辆电气系统各子系统及设备紧密联系在一起,构成一个实时控制网络,如图1所示。
①信号输入:8路模拟信号输入,16路数字信号输入,2路脉冲量输入;
②控制信号输出:2路模拟控制信号输出,8路数字信号输出;
③CAN总线接口:1个CAN总线接口(支持CAN2.0A和CAN2.0B)。
2 硬件设计
CAN总线节点有两种设计方法,一种采用通用微控制器结合独立CAN控制器加上收发器,另一种采用集成CAN控制器的微控制器结合CAN收发器。本文采用第二种设计方法,选用1片C8051F040单片机作为智能节点的主控芯片。主控芯片内部集成CAN控制器,兼容CAN2.0A和CAN2.0B,配合总线收发器后可完成CAN通信。此外,主控芯片还使用内部集成的A/D转换器完成对模拟信号的采集,同时向被控设备输出模拟和数字控制信号。主控芯片各种资源的相关情况见参考文献。
智能节点的硬件系统包括:模拟信号采集电路、开关信号采集电路、开关信号输出、LCD电路、CAN总线电路等。硬件原理框图如图2所示。
2.1 模拟信号采集电路模拟信号采集电路用于采集受控设备输出的模拟信号。该电路由模拟信号调整电路、SPI总线A/D转换器MCP3208、高速光电耦合器2801以及外围电路组成,其电路原理图如图3所示。
拟信号调整电路可用于测量模拟电压信号、模拟电流信号以及电阻信号。以连接到MCP3208第1通道的电路为例:当R2断开,R4和R1连接适当阻值的电阻时,该电路可用于测量模拟电压信号;当R2断开,R4短路,R1连接采样电阻时,该电路可用于测量模拟电流信号;当R1断开,R4短路,R2连接适当阻值的电阻时,该电路可用于测量电阻信号。R5与二极管D1和D2组成保护电路。R6、R9及C4组成分压和滤波电路。
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