基于CAN總線的智能超聲液位變送器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括測量程序和通信程序兩部分。其中，測量程序的關(guān)鍵是對超聲波回波信號(hào)的處理;通信程序的關(guān)鍵是CAN總線控制器的初始化，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

3.1 回波信號(hào)處理程序的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用數(shù)字濾波方式對回波信號(hào)進(jìn)行處理，選用IIR帶通濾波器進(jìn)行數(shù)字濾波，然后進(jìn)行數(shù)值處理，識(shí)別接收波形的起始點(diǎn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)通帶頻率范圍為 [35 kHz，45 kHz]，通帶波紋最大衰減為O.01 dB，阻帶波紋最小衰減為60 dB，采樣頻率為1 MHz?？捎酶咄暗屯ǜ鳛?階的帶通橢圓型濾波器來實(shí)現(xiàn)。系數(shù)為：b=(O.001 O，-O.007 6，0.024 8，-0.047 4，O.058 4，-O.047 4，O.024 8，-0.007 6，0.001 O)，a=(1.000 O，-7.579 2，25.370 1，-48.974 1，59.623 8，-46.877 5，23.244 5，-6.647 O，O.839 5)。此濾波器極點(diǎn)均在單位圓內(nèi)，濾波器是穩(wěn)定的。圖3是IIR數(shù)字濾波器的幅度與相位特性曲線圖。

3.2 通信程序的設(shè)計(jì)

通信程序的設(shè)計(jì)主要包括三部分：CAN控制器的初始化，CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送，CAN總線數(shù)據(jù)接收。通過編寫LPC2119芯片內(nèi)部CAN控制器寄存器來實(shí)現(xiàn)軟件通信功能。

CAN總線控制器只需要進(jìn)行少量的配置就可以進(jìn)行通信，其基本初始化流程如圖4所示。其中，硬件使能和配置引腳連接、軟件復(fù)位、設(shè)定通信波特率、配置驗(yàn)收過濾器、退出復(fù)位模式是必須的初始化部分。

CAN控制器初始化程序如下：

CAN控制器初始化后，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送或接收。LPC2119內(nèi)部每個(gè)CAN控制器配有3個(gè)獨(dú)立的發(fā)送緩沖寄存器，在發(fā)送時(shí)根據(jù)情況選擇3個(gè)緩沖之一，把數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)，啟動(dòng)發(fā)送。若選擇第一緩沖，程序如下：

CAN控制器根據(jù)CAN2.0B規(guī)范來對發(fā)送和接收錯(cuò)誤進(jìn)行計(jì)數(shù)、處理。

4 結(jié)語

基于CAN總線智能超聲液位變送器選用高性能、低功耗的ARM處理器芯片LPC2119;利用LPC2119芯片內(nèi)部的CAN控制器和CAN總線收發(fā)器PC-A82C250構(gòu)建性能優(yōu)異的CAN總線通信接口，信號(hào)傳輸可靠、實(shí)時(shí)、靈活;由一線式數(shù)字溫度傳感器DSl8B20芯片完成溫度補(bǔ)償功能。先進(jìn)的處理器加強(qiáng)了液位計(jì)的回波處理能力，采用數(shù)字濾波，提高了液位的測量精度