STM32和CAN總線在溫度監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域通常要測(cè)量很多信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)，并利用計(jì)算機(jī)監(jiān)視和記錄各種測(cè)量的信號(hào)。這個(gè)過程就要涉及到信號(hào)的采集和處理。CAN總線是一種串行多主總線，它卓越的特性、極高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來越受到工業(yè)界的重視，并已公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。本文介紹了基于STM32和CAN總線的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過上位機(jī)與下位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的監(jiān)控，并經(jīng)初步實(shí)驗(yàn)達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。

　　1 系統(tǒng)總體方案概述

　　系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，本系統(tǒng)采用主站+從站的結(jié)構(gòu)，CAN主站主要實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及CAN總線協(xié)議和串口協(xié)議之間的橋接，CAN 從站主要實(shí)現(xiàn)溫度的采集。CAN從站采集的溫度，經(jīng)過CAN總線傳送到CAN主站，主站將各從站的溫度值傳送到系統(tǒng)上位機(jī)中。上位機(jī)對(duì)各點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示并進(jìn)行存儲(chǔ)，上位機(jī)可以設(shè)定報(bào)警值，當(dāng)節(jié)點(diǎn)溫度超過設(shè)定值的時(shí)候，上位機(jī)發(fā)出報(bào)警聲。在沒有上位機(jī)的場(chǎng)合，主站將數(shù)據(jù)以文本文檔的形式存儲(chǔ)在主站的SD卡中。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2．1 CAN主站硬件設(shè)計(jì)

　　主站電路如圖2所示，主要有電源模塊、STM32模塊、CAN收發(fā)器模塊、RS232串口模塊和SD卡模塊。

　　其中STM32模塊由STM32F103RBT6和周邊時(shí)鐘、復(fù)位、調(diào)試等組成。電源模塊由外部輸入+5V電壓，經(jīng)線性壓降A(chǔ)MS1117-3.3V后供 STM32使用。CAN收發(fā)器模塊采甩NXP的高速收發(fā)器TJA1040，TJA1040是PCA82C250的替代品，它完全符合ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)，具有高速、低功耗、低電磁輻射的優(yōu)點(diǎn)。RS232電平轉(zhuǎn)換芯片采用MAX3232，它具有低功耗、高數(shù)據(jù)速率以及增強(qiáng)型ESD保護(hù)等特性。采用專有的低壓差發(fā)送輸出級(jí)，+3.0 V至+5．5V供電時(shí)利用內(nèi)部雙電荷泵保證RS-232性能。工作時(shí)，電荷泵僅需要四個(gè)100 nF的小電容。SD卡模塊采用四線制SPI總線與SD卡相連接。

　　2．2 CAN從站硬件設(shè)計(jì)

　　從站電路如圖3所示，主要有電源模塊、STM32模塊，CAN收發(fā)器模塊，PT100模塊和從站地址選擇模塊。