为使传统的压力传感器能够在工业自动化中进行多点远程精密测量和控制,提出了以片上系统(SoC)级单片机C8051F060为核心,基于CAN(controller area network)总线智能节点的设计。该节点实现了对传感器输出信号的温度非线性补偿和CAN 节点的通信设计,该设计方法具有可靠性好、通信速率高、软件设计简便、精度高、扩展灵活等优势;并且便于安装、调试和检测,在自动化数据采集和控制中具有广泛的应用前景。文中详细给出了该节点的硬件和软件设计方法。
0 引 言
压力传感器虽然具有体积小、灵敏度高、动态响应快、使用方便等优点,但是大多数由半导体材料制成,所以受很多因素(如热零点及热灵敏度漂移、机械滞后等)影响,其输出值不仅仅是输入压力的函数,而且是周围环境温度的函数,再加上压力传感器本身的非线性,精确度不高,很难满足精密压力测量的要求[2]。并且随着控制技术、计算机技术和宽带网络技术的快速发展,单个传感器独立使用的场合越来越少,更多的是多传感器系统的应用以实现多参数的测量和多对象的控制,这对传感器提出了更高的要求,即准确度高、可靠性好、易于组网,并具有信息处理和自检等智能功能。这样,传统传感器已不能满足要求。因此,开发高可靠性的功能齐全的网络化智能传感器成为人们关注的热点[3]。本文将介绍带有在片CAN的Cygnal公司的混合信号片上系统级(SoC)单片机C8051F060作为微处理器的CAN智能节点设计的硬件和软件方案。
1 基于C8051FO60的CAN总线网络结构
1.1 CAN总线技术
CAN符合ISO11898标准,已被公认为最有前途的现场总线之一,是一种能有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,它具有极高的可靠性和独特的设计,以及高速率、长距离传输性能。特别适用于干扰较严重的工业现场设备互连。
主要技术特点为:
(1)多主方式工作,采用非破坏性的基于优先权的总线仲裁技术; (2)借助接收滤波可实现多地址的帧传送; (3)数据采用短帧结构,抗干扰性强,数据帧的信息CRC校验及其他错误检测措施完善; (4)发送期间丢失仲裁或由于出错而遭破获的帧可以自动重发; (5)严重错误时可自动关闭总线功能,以使总线其他操作不受影响。图1为典型CAN总线配置。
1.2 片上系统级单片机C8051F060
Cymbal公司的51系列单片机C8051F060是完全集成的混合信号系统级单片机,具有与8051指令集完全兼容的CⅡ 1内核,与MC~51指令集完全兼容;集成了数据采集或控制系统中所需要的几乎所有模拟和数字外设以及其他...... |