基于CAN的电源控制系统设计

　　CAN总线是一种能有效支持分布式控制系统的串行通信网络，一方面，其通信方式灵活，可实现多主方式工作，还可实现点对点、点对多点等多种数据收发方式；另一方面，他能在相对较大的距离间进行较高位速率的数据通信，例如在3．3 km的距离内其传输速率可达20 kb／s。我们的系统是由上位机对多台并列的单电源控制系统进行控制管理，单电源的间距在100 m左右，且其必须置于较高的位置，系统之间要进行快速的数据传输，CAN总线能很好的满足该系统的要求。

　　1　系统总体结构

　　图1是该集散电源控制系统的结构示意图。

　　

　　其中：CAN0节点是上位机。

　　本系统用的是C51单片机，外接CAN控制器SJA1000，他对下面多台下位机传送控制定值，并且在收集下位机送来数据后对其进行分析计算以改变定值。节点CAN1～CAN31（最多可有31台）为各单电源的控制部分，我们采用的是TI公司的TMS320LF2407芯片做主控，其上集成有CAN控制器模块。

　　2　LF2407及其集成CAN控制模块介绍

　　LF2407是TI公司推出的定点DSP处理器，他采用高性能静态CMOS技术，供电电压为3．3 V，指令周期可达25 ns，其上集成了包括CAN控制器在内的多个外围模块及存储器，适用于电机及逆变电路的控制。

　　CAN控制器模块是集成于LF2407中的一个16位外设模块。该模块具有以下特性：

　　（1）支持CAN2．0B协议，支持标准标识符（11位）及扩展标识符（29位），支持数据帧与远程帧。

　　（2）配置有6个邮箱，2个接收（0，1号），2个发送（4，5号），2个可配置（3，4号）；每个邮箱数据长度为8 B。接收邮箱可进行标识符屏蔽。当标识符位被屏蔽时，在接收数据帧时无须对该位标识符进行校验。

　　（3）具有可编程的位定时器、中断服务和CAN总线唤醒功能。

　　（4）能自动回复远程请求，当发送错误或数据丢失时，有自动重发功能。　　每个邮箱寄存器包含7个字的信息，与各功能模块控制寄存器相类似，LF2407为其分配了固定的数据存储器地址，例如邮箱0，其寄存器分配如下：

　　

　　MBX0A～D（4个字的存储空间）地址：7204～7207其中：标识符（按29位设置）在MSGIDnH的后13位和MSGIDnL中。

　　3　硬件电路设计及调试

　　在设计LF2407的CAN通信电路时应注意一个问题，即2407的供电电压为3．3 V，其CAN控制模块输出的高电平也只有3．3 V，与CAN驱动器PCA80C250电平（5 V）不兼容，在设计电路时加隔离光耦时要加以注意。图2所示为下位机侧的CAN通信原理图。

　　

　　由于TX的输出光耦采用的是射极输出方式，我们的输出光耦应采用6N136（137由于其结构原因不能满足要求），图3是我们进行数据发送时测试得到的R42两端的电压波形（输出10101010…）

　　

　　由我们对CAN通信控制器的位配置寄存器BCR1的设置可知，每一位数据所占的时间段中，我们的采样点在70％的时间点，在这一点的输出电压必须在额定高低电平的设定值范围内。我们选定R42＝5 kΩ，得到以上波形，满足采样点处高电平≥3．5 V，低电平≤1．5 V。