專利名稱：Can總線模擬量采集節(jié)點的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及數(shù)據(jù)采集技術，尤其涉及一種CAN總線模擬量采集節(jié)點。
背景技術：
現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式，雙向傳輸，多分支結構的 通訊網絡。它是計算機技術、通訊技術和控制技術高度綜合與集成的產物，CAMController Area Network)總線，也稱控制器局部網，由于采用了許多新技術及獨特的設計，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、實時性和靈活性，是一種有效支持 分布式控制和實時控制的串行通信網絡，已廣泛應用于工業(yè)自動化、多種控制設備、交通工 具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多領域。傳統(tǒng)的CAN總線模擬量采集節(jié)點包含微機控制器CPU、CAN控制芯片(或CPU集成 CAN)、模擬量采集芯片(或CPU集成AD)、模擬量采集電路及CAN總線物理接口。由于CAN 總線通訊、模擬量采集等功能都是由CPU軟件實現(xiàn)的，在電力系統(tǒng)、高壓變頻、大功率機車 等較強電磁干擾環(huán)境下，CPU可能產生復位、死機等現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的可靠工作。
發(fā)明內容本實用新型的目的就是克服上述現(xiàn)有技術之不足，提供一種高速度、高精度、可 靠、穩(wěn)定的CAN總線模擬量采集節(jié)點。本實用新型的目的是這樣現(xiàn)的一種CAN總線模擬量采集節(jié)點，其特征在于包括電源、地址撥碼開關、AD采集電路、CAN物理接口電路及包含定時模塊、AD控 制模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和CAN總線控制模塊的FPGA ；所述AD采集電路包括AD輸入信號隔離變換電路及高精度AD轉換芯片；所述CAN物理接口電路與FPGA的CAN總線控制模塊連接，實現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)的收 發(fā)；所述定時模塊由FPGA實現(xiàn)，生成AD轉換定時信號；所述AD控制模塊用于AD轉換芯片控制，并讀取AD轉換結果；所述數(shù)據(jù)緩存模塊，用于將AD轉換傳送過來的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)緩存；所述CAN總線控制模塊是實現(xiàn)CAN總線鏈路層及應用層協(xié)議的模塊。為了更好地實現(xiàn)本實用新型的目的，所述CAN總線模擬量采集節(jié)點的本節(jié)點CAN 總線基地址通過多位撥碼開關設置。采用本實用新型的方案，AD轉換速度、精度高，可以實現(xiàn)雙極模擬量采集功能，抗 干擾能力大幅度提高。

圖1為本實用新型實施例的原理框圖；圖2為本實用新型實施例的電路原理圖。
具體實施方式
參看圖1，本實施例的CAN總線模擬量采集節(jié)點包括電源、地址撥碼開關、AD采集 電路、CAN物理接口電路及包含定時模塊、AD控制模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和CAN總線控制模塊 的FPGA。參看圖2，Ul和ICl及IC2構成AD采集電路，其中Ul完成對AD輸入信號的隔離 變換，然后把隔離變換后的模擬量輸入到AD轉換芯片ICl和IC2相應的AD輸入引腳，ICl 和IC2采用ADI公司的AD7656，AD7656是一款6通道、Wbit高精度、同步采樣的模數(shù)轉換 器，速率可達250M kps，可選擇-5V 5V或-IOV +IOV雙極性模擬輸入，這為正弦波的瞬 時采樣提供了方便。IC3為FPGA，F(xiàn)PGA采用XILINX公司的XC3S400A，封裝選擇TQFP144，具 有Xilinx CAN LogiCORE控制器核，F(xiàn)PGA設有配置芯片，采用XCF02S，Xilinx CAN LogiCORE 控制器核符合IS011898-1、CAN 2. OA以及CAN 2. OB標準，支持工業(yè)級和擴展溫度級，支持 兩種標準(11位標識符)和擴展( 位標識符)幀，比特速率高達1Mbps，有用戶配置的深 度達64位信息的發(fā)送信息FIFO，有通過優(yōu)先發(fā)送緩沖器的發(fā)送優(yōu)先權，自動重新發(fā)送誤差 或仲裁損失，有用戶配置的深度達64位信息的接收信息FIFO，多達4個接收濾波器(通過 用戶可配置的號碼)。U3為CAN物理接口電路，主要有CAN總線驅動芯片PCA82C250及隔離 電路組成，完成PCA82C250能夠提供對總線的差動接收和發(fā)送功能，以實現(xiàn)總線上各節(jié)點 之間的電氣隔離，最高通信速率可達IMbit/s。節(jié)點上電，F(xiàn)PGA復位并完成各模塊及輸入、 輸出端口初始化，讀取本節(jié)點CAN總線基地址。在AD7656(IC1、IC2)與 XC3S400A (IC3)接口電路中，AD7656 的數(shù)據(jù)輸出 D0-D15， 片選信號Cs、轉換信號C0NVSTA/B/C、讀信號RD、轉換結束信號BUSY、復位信號RESET等直 接和)(C3S400A的IO線相連，其中ICl、IC2公用數(shù)據(jù)輸出D0-D15、轉換信號C0NVSTA/B/C、 讀信號RD、復位信號RESET。CAN總線控制模塊接收到數(shù)據(jù)緩存模塊讀使能信號，將數(shù)據(jù)緩存模塊中的數(shù)據(jù)按 順序賦給CAN總線數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)字段，標識符由基地址及相關通訊協(xié)議確定。啟動CAN總 線數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，并通過CAN物理接口電路將數(shù)據(jù)輸出到CAN總線上。
權利要求1.一種CAN總線模擬量采集節(jié)點，其特征在于包括電源、地址撥碼開關、AD采集電 路、CAN物理接口電路及包含定時模塊、AD控制模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和CAN總線控制模塊的 FPGA ；所述AD采集電路包括AD輸入信號隔離變換電路及高精度AD轉換芯片；所述CAN物 理接口電路與FPGA的CAN總線控制模塊連接，實現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)的收發(fā)；所述定時模塊由FPGA實現(xiàn)，生成AD轉換定時信號； 所述AD控制模塊用于AD轉換芯片控制，并讀取AD轉換結果； 所述數(shù)據(jù)緩存模塊，用于將AD轉換傳送過來的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)緩存； 所述CAN總線控制模塊是實現(xiàn)CAN總線鏈路層及應用層協(xié)議的模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的所述CAN總線模擬量采集節(jié)點，其特征在于所述CAN總線模 擬量采集節(jié)點的本節(jié)點CAN總線基地址通過多位撥碼開關設置。
專利摘要本實用新型的CAN總線模擬量采集節(jié)點，包括電源、地址撥碼開關、AD采集電路、CAN物理接口電路及包含定時模塊、AD控制模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和CAN總線控制模塊的FPGA。AD轉換速度、精度高，可以實現(xiàn)雙極模擬量采集功能，抗干擾能力大幅度提高。
文檔編號G05B19/418GK201892870SQ20102063382
公開日2011年7月6日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者管明華, 蔡志偉 申請人:中國北車集團大連機車車輛有限公司