智能传感器的CAN总线接口设计

丽十
（） １
（） ２
其中： Ｒ—Ｒ１ 一Ｒ２ Ｃ—Ｃ１ ２ ， 一Ｃ 。 比较 （ ） ２ 两 式 可 以 看 出 ， 不 接 人 Ｃ １ （） 当 ３时 ， 波 器 的 滤
２ 传 感器 信 号 调 理
考 虑 到 绝 大 多 数 传 感 器 信 号 较 弱 ， 包 含 大 量 的 噪声 且
ＣＡＮ 节 点 ， 过 定 义 ＣＡＮ 应 用层 协 议 ， 传 感 器 插入 后 立 即 以较 低 优 先 级 传 送 传 感 器 电子 数 据 表 单 ， 收 必要 的 参 数 通 使 接
设 定 ， 而 实现 传 感 器 即插 即 用 。 从 关 键 词 ：ＣＡＮ 智 能 接 １ ＣＡＮ 通 信 协 议 ； ０ １ ０ １ Ｃ ： ２； Ｃ８ ５ Ｆ ４ ； ＡＮ 控 制 器 ； ＣＡＮ 收 发 器
差 分 带 宽 等 于 共 模 带 宽 。 因 此 ， 带 宽 范 围 内 的 共 模 信 在 号 ， ＲＣ不 完 全 匹 配 （ ｔ ０ 引 起 的 幅 值 差 ， 带 宽 范 因 △ ≠ ） 在 围 内 ， 波 器 不 能 将 其 滤 除 。当 接 人 Ｃ 滤 ３后 ， 果 使 Ｃ３ 如 — １ Ｃ， 差 分 带 宽 比共 模 带 宽 降 低 了 ２ ０ 则 ０余 倍 ， 此 可 大 量 因
接 口系 统 构 成 如 图 １所 示 。 图 １ 智能接Ｉ 系统构成 ： １ 针 对 大 多 数模 拟 传 感 器 输 出信 号 较 弱 的特 点 ， １ 接 ３首
先 对 传 感 器 信 号 进 行 一 级 放 大 和 滤 波 的预 处 理 ， 处 理 后 预
ｐｐｒ ｅｎｔｃｒ．ｎ投稿专用） ａｅ ＠ｍ ｓｅ．ｏ ｃ（ ｎ
引 言
测 控 系 统 离 不 开 传 感 器［ 。 由 于 各 种 传 感 器 的 工 作 １ ］
原 理 不 同 ， 最 终 输 出 的 电量 形 式 各 不 相 同 。Baidu Nhomakorabea即使 同一 类 其 传 感 器 ， 灵 敏 度 、 量 范 围不 同 ， 同 电 信 号 代 表 的 物 理 其 测 相 量 也 不 尽 相 同 。 因此 ， 统 的 测 控 系 统 ， 须 对 系 统 中 的 传 必
２１ 年第８ 平 ０７ 期 机 嵌入式系 ｌ 证应冈
７
ｉ
¨ ¨ ｌ
的传 感 器 信 号 幅度 在 ２ ０ ｍＶ 左 右 ， 端 输 出 。此 后 对 该 ０ 单 信 号 的处 理 完 全 由 基 于 ｓ ０ｃ 技 术 的 混 合 信 号 微 处 理 器 Ｃ ０ １ ０ １ 自动 完 成 ， 信 号 的 程 控 放 大 、 号 的 零 点 ８ ５Ｆ ４ 如 信 校 准 、 号 的 Ａ／ 信 Ｄ变 换 、 号 的 数 字 滤 波 以 及 Ｃ 信 ＡＮ 报 文 的形成和收发 控制 等 ；８５Ｆ ４ Ｃ ０ １ ０ １是 该 接 口 的 核 心 ， 不 它
极 大 地 限 制 了测 控 系 统 的灵 活 性 ， 约 了测 控 系统 的 扩 展 制
是控制 Ｃ Ｎ驱 动器， ／ Ａ 收 发
执相的能制 行应智控
。
智 能 一
匿
一 一
一
性 。Ｃ ＡＮ 的 通 信 硬 件 接 口简 单 ， 信 线 少 ， 信 介 质 可 以 通 通
为 双 绞 线 、 轴 电 缆 或 者 光 缆 。将 测 控 系 统 配 置 为 同 Ｃ ＡＮ 总 线 结 构 ， 目前 广 泛 应 用 的 各 种 模 拟 传 感 器 ， 以 将 配
中 图 分 类 号 ：ＴＨ３ ９
文 献 标 识 码 ：Ａ
ＣＡＮ ｎ ｅｒａ ｅ Ｄｅｓ ｇ ｓ ｎ Ｉｔ ｌ ｎ ａｎ ｄ ｃ 鲞 Ｉｔ ｆ ｃ ｉ ｎ Ｂａ ｅｄ ｏ ｎ ｅｌｉ ｇｅ ｔＴｒ ｓ ｕ ｅｒ
Ｙａ ｇＦ ｎ Ｗ ｕＢ ｎ ｎ ， ｕＨａ ｕ ｎ ｅ ， ｏｏ ｇ Ｗ Ｕ ｎ
ｃｒ ｕｉｓ ｗ ｈｉｈ ｍ ａｎ ｙ ｃ ｎｓｓ ｆＣ８０５ Ｆ０ ｎ ＡＤ ６ ３． Ｔｈｅ ｐ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｄ ｓｇ ｌｉ ｈｅ ｃ ｖｅ ｔ ｄ ｉ ｏ ｔ ｉｃ ｔ ｃ ｉ ｌ ｏ ｉｔｏ １ ４１ ａ ｄ ２ ｒ — ｒ ｃ ｓ ｅ ｉｎａ ｓ ｔ ｎ ｏｎ ｒｅ ｎｔ ｈｅＣＡ Ｎ ｅ ｓ ｇｅｂｙ ａ ｎｔ ｒ ｌ ｍ ｓ ａ ｎ ｉ ｅ ｎａ ＣＡ Ｎ ｏ ｒ ｌｒｉ ｔ ｇｒ ｅ ｎ Ｓ Ｃ ０５１ ｃ ｎｔｏｌｅ ｎ ｅ ａｔ ｄ ｉ Ｏ Ｃ８ Ｆ０４１ａ ｒ ｎｓ ｉｔ ｄ ｔ ｎｄ ｔ ａ ｍ ｔｅ ｏ ＣＡＮ ｓｖｉ ｎ ｅ ｅ ｎａ ｂｕ ａ ａ ｘｔ ｒ ｌＣＡＮ ｒ ｎｓ ｅｖ ｒＣＴＭ ８ ｔａ ｃ ｉ ｅ ２５１ Ｔ． Ａ ｏｍ ｂ ｎ ｔｏｎ ｃ ｉａｉ ｏｆｔ ｅ ｉ ｅ ｆ ｃ ｏ ｌａ ｒ ｎｓ ｕｃ ｒ ｃ ｎ ｂｅ ｄ ｆｎｅ ｓ ａＣＡ Ｎ ｈ ｎｔ ｒ ａ ｅ ｍ ｄｅ ｎｄ ｔ ａ ｄ ｅ ａ ｅ ｉ ｄ ａ ｎｏｄ ． Ａ ｆｅ ｏｒ ｕｌ ｉｇ ｏ ｗ ｎ ＣＡ Ｎ ｐｌ ａ ｉ －ａ ｅ ｏｔ ｃ ｌ ｒ ｓ ｅ ｔ ｒｆ ｍ ａｔｎ ｕｒｏ ａｐ ｉ ｔｏｎ ｌ ｙ ｒｐｒ ｏ ｏ ，ｔａｎ — ｃ ｄｕｃ ｌｃ ｒ ｃｄａ ａ ｓ ｅ ｓａ ｅ ｓ ｃ ｅ ｓ ｕ ｌ ｒ ｎｓ ｉｔ ｄ ｔ ｏｕ ｅｒｅｅ ｔｏｎｉ ｔ ｈｅ ｔ ｒ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌｙ ｔａ ｍ ｔ ｅ ｈｒ ｇｈ ＣＡ Ｎ ｕｓ ｗｉｈ ｌ ｂ ｔ ｏｗ ｒｏ ｉｙ ａ ａ ｈ ＣＡ Ｎ ｏｄ ａ ｅ ｅ ｖ ｅ ｔ ｉ — ｐ ｉｒｔ ｎｄ ｅ ｃ ｎ ｅ ｃ ｎ ｒ ｃ ｉ ｅ ｃ ｒ ａｎ ｐａ ｒ ｍ ｅ ｅ ｅ ｔｎｇ ｔ ｅ ｌｚ ｈｅ ａ ｐｌｃ ｔｏ ｆｔ ａ ｓ ｃ ｒ ａ ｔ ｒ ｓ ｔ ｉ ｏ ｒ ａｉｅ ｔ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｒ ｎ ｄｕ ｅ ｓ’ｐ ｕ ｎ ｌ ｙ ｌｇ ａ ｄ ｐａ ． Ｋｅｙ ｗ ｏ ｄ ｒ ｓ：ＣＡＮ ｎｔ ｌｉ ｎ ｎ ｅ ｆ ｃ ｉ ｅｌｇｅ ｔｉ ｔ ｒ ａ ｅ；ＣＡＮ ｏｍ ｍ ｕｎ ｃ ｔｏ ｒ ｔ ｏ ；Ｃ８０ Ｆ０ ｃ ｉａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｏｃ ｌ ５１ ４１；ＣＡ Ｎ ｏ ｒ ｌｅ ｃ ｎｔ ｏ ｌｒ；ＣＡ Ｎ ｒ ｎｓ ｅｖ ｒ ｔ ａ ｃ ｉｅ
（ ｌ ｇ ｆＭ ｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ ｅｔｉａ ｇｎ ｅｉｇ，Ｎｏ ｔ ｉａＵｎｖ ｒｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｂｅ ｉｇ １ ０ ４ ，Ｃｈｎ ） Ｃｏｌ ｅｏ ｃ ａ ｉａ ｄＥｌｃｒｃ ｌ ｅ ａ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｒｈ Ｃｈｎ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅｈ ｏｏ ｙ ｉｎ ０ １ ４ ｊ ｉａ
量 ， 进 行 相 应 的处 理 ， 成 可 发 送 的 ＣＡＮ 报 文 信 息 ； 并 形 二
每 一个 传 感 器 进 行 配 置 ， 感 器 类 型 、 敏 度 、 量 范 围等 传 灵 测 的细 微 改 变 都将 导 致 系 统 （ 主要 是 软 件 和 部 分 硬 件 ） 重 的 新 设 置 。若 要 增 ／ 减传 感 器 ， 改 变 测 控 系 统 的规 模 ， 需 以 则 对整个 系统（ 件 、 件及布线） 软 硬 。进 行 重 新 配 置 。这 无 疑
仅 完 成 传 感 器 信 号 到 Ｃ Ｎ 报 文 的 转 换 ； 通 过 对 传 感 器 Ａ 更
信 号调 理 的 智 能 控 制 和 对 ＣＡＮ 应 用 层 的编 程 ， 现 传 感 实
器 的 即插 即用 。
Ｂ 】 一 ７’ 一 【Ｉ Ｗｒ
共模带宽 ： Ｂ Ｍ一 Ｗ
・
ｓｇ ａ ｓｖ ｒ ａ ｉｎ ｌｉ ｅ ｙｗｅ ｋ，ｉ ｓ ｏ ｌ ｅｐ ｏ ｅｓ ｄｔ ｒ ｕ ｈｎ ｃｓ ａｙｆ ｔｒｎ ｔ ｈ ｕｄｂ ｒ ｃｓ ｅ ｈ ｏ ｇ ｅｅ ｓ ｒ ｉ ｅ ｉｇ，ｐ ｏ ｒ ｍ ａｎａ ｌ ｉａｉｎ，ｚ ｒ ａｉｒ ｔ ｎ ａ ｄＡ／ ｏ ｖ ｒｉｎ ｌ ｒｇ ａ ｇ ｉ ｍｐｉ ｃ ｔ ｆ ｏ ｅｏｃ ｌ ａｉ ｎ Ｄ ｃ ｎ ｅｓｏ ｂ ｏ
Ｃ ＡＮ 总 线 接 口 ， 之 成 为 Ｃ Ｎ 总 线 上 的 一 个 智 能 节 点 ， 使 Ａ
即易 于 实 现 传 感 器 的 即插 即 用 ， 提 高 了 测 控 系 统 的 灵 活 也
性和可扩展性 。
１ 传 感 器 ／ Ｎ智 能接 口系统 构 成 ＣＡ
传 感 器 ／ Ａ 智 能 接 口 的作 用 主要 有 两 点 ： 是 控 制 Ｃ Ｎ 一 传感 器 的 信 号 调 理 ， 传 感 器 的输 出模 拟 信 号转 换 为 数 字 将
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｄｅ ｏ ｍ ｅ ｔｔ ｅ ｎ ｅ ｆｔ ａ ｄｕｃ ｒ ’ｐ ｕ ｎｄ ｐｌｙ ａ ｐｌｅ ｎ ｔ ｅｓ ｎ ｏ ｒ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏｎＣＡ Ｎ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｏｒ ｒ ｔ ｅ ｈ ｅ ｄｓｏ ｒ ｎｓ ｅ ｓ ｌ ｇ ａ ａ ｐ ｉｄ ｉ ｈｅｔ ｔａ ｄ ｃ ｎｔｏｌｓ ｓ ｅ ｂａ ｅ ｂｕｓ ｍ ａ ｔｃ ｎ— ，ａｓ ｒ ｏ ｖ ｒ ｉｎ ｉ ｅ ｆ ｃ ｍ ｏ ｌ ｅ ｓｏ ｎｔ ｒａ ｅ ｄｅ ｗｈｉｈ ａ ｂ ｅ ｂ ｄｄ ｄ ｎｔ ｔ ａ ｄｕｃ ｒ ｗａ ｄｅ ｅｏｐ ｄ ｃ ｃ ｎ ｅ ｍ ｅ ｅ ｉ ｏ ｒ ｎｓ ｅｓ ｓ ｖ ｌ ｅ ｗ ｉｈ ｔ ＳＯＣ ｍ ｉｒ ｃ ｎｔｏｌｅ Ｃ８０ Ｆ０ ａ ｔ ｅ ｏｒ ｃｏ ｏ ｒ ｌｒ ５１ ４１ ｓ ｈ ｃ ｅ， ｔ ｏｕｇ ｈ ｃ ｈｅｔ ａ ｄｕｃ ｒｓｏｕｔ ｉ ｈｒ ｈ ｗ ｉ ｈ ｔ ｒ ｎｓ ｅ ’ ｐｕｔｓｇｎａ ａ ｅ ｃ ｎｖ ｒ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ｓ ｇ ｎ ＣＡ Ｎ ｓ Ｆｏ ｏ ｔｏ ｈｅ ａ ａ ｏ ｒ ｎ ｄｕ ｅ ’ ｔ ｔ ｌｃ ｎ ｂ ｏ ｅ ｔ ｄ ｉ ｔ ｈｅ ｍ ｓ ａ ｅ ｏ ｂｕ ． ｒｍ ｓ ｆｔ ｎ ｌ ｇ ｔ ａ ｓ ｃ ｒｓｏｕ ｐｕ
被 合 成 为 两 倍 幅值 的 同频 差 分 信 号 ， 差 分 信 号 不 仅 不 能 该 被抑制 ， 被放大器放大 ， 还 即被 混 叠 到 有 效 信 号 中 ， 以消 难 除 。 为此 ， 两 低 通 滤 波 器 之 间 跨 接 了 电容 Ｃ３ 这 样 该 滤 在 ， 波 器 的差 分 带 宽 为 ：
智能传感器 的 Ｃ ＡＮ 总 线 接 口设 计
杨芬 ， 吴伯 农 ， 海 军 吴
（ 方工业大学 机电工程学院， 京 １０４） 北 北 ０ １ ４
摘 要 ：为 使 传 感 器 可 即插 即 用 于 ＣＡＮ 的测 控 系统 ， 混合 信 号 微 处 理 器 Ｃ８ ５ Ｆ ４ 以 ０ １ ０ １为核 心 ， 建 可嵌 入 传 感 器 的 智 能 构 转 换接 口 ， 传 感 器输 出信 息 转 换 为 Ｃ 将 ＡＮ 总线 上 的报 文 信 息 ； 对 大 多数 模 拟 传 感 器 输 出信 号较 弱 的 特 点 ， ０ １ ０ １ 针 Ｃ８ ５ Ｆ ４ 结 合 ＡＤ６ ３等 模 拟 电路 对 传 感 器信 号 进 行 必要 的 滤 波 、 控 放 大 、 点 校 准 、 Ｄ 变 换 ， 由其 内部 集 成 的 Ｃ ２ 程 零 Ａ／ 并 ＡＮ 控 制 器 转 换 为 ＣＡＮ 报 文 信 息 ， 过 外 接 的 Ｃ 通 ＡＮ 驱 动 器 Ｃ ＴＭ８ ５ Ｔ 最 终 接 入 ＣＡＮ 总 线 ； ＡＮ 控 制 器 使 该 传 感 器 成 为 一 个 ２１ Ｃ