电子产品世界

2．1 芯片介绍
选择一款合适的MCU是系统稳定的重要保障。综合功耗、性能和价格等各种因素的考虑，本系统采用Freescale公司的MC68S08QG8(以下简称为QG8)作为系统控制信号采集的芯片。MC68S08QG8单片机采用高性能、低功耗HCS08飞思卡尔8位微控制器为内核，是一款集成度高、结构紧凑、功能丰富、适用于各种场合的低价位单片机。MC68S08QG8除了提供Freescale丰富的外围接口与HCS08内核卓越性能的多功能组合外，还包括更长的电池寿命(即使工作电压低至1．8 V，也能发挥最大效能)、业界领先的Flash技术、3个通信接口(SCI、SPI和IIC)以及创新的开发支持等其他系列单片机不可比拟的优势。
智能节点中CAN控制器完成了CAN协议中数据链路层和物理层的所有功能，保证通信质量。本系统选用了一种独立的CAN协议控制器——Microchip公司的MCP2515。MCP2515完全支持CAN V2．0B技术规范，MCP2515还包含3个发送缓冲器和2个接受缓冲器，减少了单片机的管理负担。与传统上使用的CAN控制器SJA1000相比较，它与MCU的连接是通过行业标准串行外设接口(SPI)来实现的，这样可以减少芯片使用的引脚，简化CAN总线的电路的连接，提高了系统稳定性。
CAN总线收发器提供CAN控制器与物理总线之间的接口，是影响CAN总线网络安全性、可靠性和电磁兼容性的主要因素。本系统采用Phlips公司的TJA1050作为总线收发器。TJA1050有两种工作模式：高速和待机，其中待机模式可以防止由于CAN控制器失控而造成的网络阻塞。并且在TJA1050中还设计了一个超时定时器，用以对TXD的低电压(此时CAN总线上为显性位)进行监视。该功能可以避免由于系统硬件或者软件故障而造成TXD端长时问为低电位时总线上所有其他节点也将无法通信的情况出现。这也是FJA1050与82C250相比较之后最大的改进地方。
2．2 智能节点硬件电路
智能节点最小系统硬件电路如图3所示，主要的连接有以下3个方面：

1)QG8的SPI接口使用4条信号线：主机输出低有效片选信号线、主机输出线SPSCK、主机输出／从机输入数据线MOSI以及主机输入／从机输出数据线MISO，分别于MCP2515的、SCK、SI、SO引脚连接。QG8的与MCP2515的中断引脚相连，可以通过中断来提高系统实时性。
2)MCP2515的3个发送缓冲器TXBn请求发送引脚(4、5、6引脚)接到+5 V终端，两个接收缓冲器RXBn中断引脚(10、11引脚)空置。由于该测控系统对于环境的要求比较高，MCP2515的TxCAN和RxCAN并不是直接与SJA1050的TXD和RXD相连，而是通过6N137(高速光耦)后于SJA1050相连，这样很好地实现了总线上各CAN节点的电气隔离，进一步提高了该系统的抗干扰能力。不过需要特别注意的是，光耦部分电路的两个VCC、VDD必须完全隔离，否则采用光耦也就失去了意义。电源的完全隔离可采用小功率电掾隔离模块或带多5 V隔离输出地开关电源模块实现。虽然这部分增加了接口电路的复杂性，但是却提高了节点的稳定性和安全性，从而也提高了测控系统的性能。
3)TJA1050的第8个引脚VREF是参考电压，输出可以空置。第5个引脚决定芯片的工作模式(高速和待机两种模式)，图中和地之间接47 kΩ的电阻进入高速模式(也是正常工作时的模式)。本系统在CANH和CANL总线输入端与地之间分别接了一个SA28A(瞬态抑制二极管)，当两输入端与地之间出现瞬变干扰时，通过SA28A的放电可起到一定的保护作用。在CANH和CANL之间还接了一个120 Ω的终端电阻，可以在阻抗不连续时消除通信线路中产生的信号发射。

关键词： 研究 设计 系统 温室 CAN 总线 基于