智能傳感器的CAN總線接口設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)傳感器的即插即用，需對(duì)收發(fā)的CAN報(bào)文內(nèi)容與格式進(jìn)行一定的約定，即在CAN應(yīng)用層上制定相應(yīng)的協(xié)議，以保證測(cè)控系統(tǒng)的即插即用。
4．1 發(fā)送報(bào)文的協(xié)議
由圖3可見(jiàn)，該SoC內(nèi)嵌的消息RAM可保存32個(gè)消息對(duì)象。協(xié)議將其中的3個(gè)消息對(duì)象配置為下面介紹的發(fā)送消息對(duì)象。
4．1．1 發(fā)送電子數(shù)據(jù)表單
傳感器初次接人系統(tǒng)時(shí)，須首先向主機(jī)申請(qǐng)加入——申請(qǐng)從機(jī)ID標(biāo)識(shí)。申請(qǐng)辦法是：傳感器一接入系統(tǒng)，立即發(fā)送其第1條消息對(duì)象，發(fā)送的報(bào)文為一數(shù)據(jù)幀，其仲裁域的ID是系統(tǒng)特別約定的“申請(qǐng)ID”。約定：系統(tǒng)中僅主機(jī)對(duì)申請(qǐng)ID作出反應(yīng)，即通過(guò)讀取該數(shù)據(jù)幀的8字節(jié)數(shù)據(jù)(該傳感器的電子數(shù)據(jù)表單——TEDs)，了解該傳感器的類型、特性、編號(hào)、物理量綱及數(shù)據(jù)特征。主機(jī)比較／記錄該數(shù)據(jù)項(xiàng)，并根據(jù)其TEDs中類型、特性項(xiàng)，結(jié)合系統(tǒng)要求，確定其諸如采樣方式、采樣周期、是否數(shù)字濾波、濾波方式、數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度等，并分配給其相應(yīng)的從機(jī)“標(biāo)識(shí)ID”和啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換的“啟動(dòng)ID”。傳感器TEDs中的編號(hào)項(xiàng)，用于區(qū)分系統(tǒng)中類型、特性相同的傳感器；物理量綱項(xiàng)，用于告知主機(jī)該傳感器所傳數(shù)據(jù)的實(shí)際物理單位，也表征了該被測(cè)物理量數(shù)值的實(shí)際大??；數(shù)據(jù)特征項(xiàng)，用于表征所傳16位數(shù)據(jù)的特征(BCD碼、二進(jìn)制整數(shù)、二進(jìn)制小數(shù)、小數(shù)點(diǎn)位置等)。
申請(qǐng)ID，一般可約定采用CAN系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)較低的ID，確定后，系統(tǒng)主機(jī)將不再將此ID分配給任何CAN節(jié)點(diǎn)。
4．1．2 發(fā)送配置／管理申請(qǐng)
傳感器可獲得主機(jī)分配的2個(gè)從機(jī)標(biāo)識(shí)ID，分別為“標(biāo)識(shí)1ID”和“標(biāo)識(shí)0ID”。用標(biāo)識(shí)1ID配置第2條發(fā)送消息對(duì)象，該消息對(duì)象將成為與主機(jī)交互的發(fā)送接口，用于向主機(jī)申請(qǐng)各種各樣的配置／管理要求。但當(dāng)傳感器由于某些原因需要重新接入系統(tǒng)時(shí)，仍需用第1條發(fā)送消息對(duì)象向主機(jī)申請(qǐng)加入。
4．1．3 發(fā)送數(shù)據(jù)
由于物理接口方面的原因，目前CAN網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大約在110個(gè)節(jié)點(diǎn)左右，即使BasicCAN也有11位的ID標(biāo)識(shí)，所能標(biāo)識(shí)的節(jié)點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)超當(dāng)前所能使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)，只是11位ID的最低3位不參與報(bào)文濾波。為此，規(guī)定：主機(jī)分配給節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)從機(jī)標(biāo)識(shí)ID，其前10位相同，最低位為1即標(biāo)識(shí)1 ID，用于配置第2條發(fā)送消息對(duì)象，該消息對(duì)象為與主機(jī)進(jìn)行常規(guī)交互的發(fā)送接口，如上所述；最低位為0即從機(jī)標(biāo)識(shí)0ID，用于配置第3條發(fā)送消息對(duì)象，該消息對(duì)象用于上傳節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
4．2 接收?qǐng)?bào)文的協(xié)議
協(xié)議要求配置3個(gè)接收消息對(duì)象，作用分別為：
①濾波接收用本節(jié)點(diǎn)“申請(qǐng)ID”發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)幀。傳感器接入系統(tǒng)后，首先用申請(qǐng)ID發(fā)送傳感器電子數(shù)據(jù)表單，主機(jī)用同樣的ID回復(fù)一數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀包含有分配給傳感器的標(biāo)識(shí)ID、啟動(dòng)ADC的啟動(dòng)ID及對(duì)該節(jié)點(diǎn)的基本配置要求。CAN控制器配置的第1條接收消息對(duì)象，即用來(lái)濾波接收該數(shù)據(jù)幀。
②濾波接收用本節(jié)點(diǎn)“標(biāo)識(shí)ID”發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)幀。當(dāng)需要對(duì)傳感器進(jìn)一步進(jìn)行配置管理時(shí)，用第2條發(fā)送消息對(duì)象，向主機(jī)發(fā)送配置／管理申請(qǐng)，主機(jī)將使用相同的ID(該從機(jī)的標(biāo)識(shí)ID)，回復(fù)對(duì)其的配置／管理指令(位于該報(bào)文數(shù)據(jù)域)。為此，需配置第2條接收消息對(duì)象，濾波接收用本從機(jī)標(biāo)識(shí)ID發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。
③濾波接收用本節(jié)點(diǎn)“啟動(dòng)ID”發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)幀。用啟動(dòng)ID配置第3條接收消息對(duì)象，即該消息對(duì)象能實(shí)現(xiàn)對(duì)該“啟動(dòng)ID”的濾波。

結(jié)語(yǔ)
基于SOC技術(shù)的C8051F041的使用，極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)構(gòu)成，最大限度地減小了接口板的尺寸，使其更易于嵌入傳感器中。由MCU控制的信號(hào)調(diào)理、零點(diǎn)校準(zhǔn)及信息的定標(biāo)轉(zhuǎn)換，使傳感器成為CAN總線上的一個(gè)智能節(jié)點(diǎn)，從而可充分利用CAN總線的各種技術(shù)優(yōu)勢(shì)。再通過(guò)設(shè)計(jì)一套比較完備的應(yīng)用層協(xié)議，最終實(shí)現(xiàn)了傳感器的即插即用。