1 引言

CAN總線是一種支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想和高可靠性，使其有較高的通信速率和較強(qiáng)的抗干擾能力，可以作為現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用于電磁噪聲比較大的場(chǎng)合。CAN總線已經(jīng)成為最有發(fā)展前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。

許多微處理器都將CAN控制器嵌入到系統(tǒng)中，成為片上的微處理器，TI公司推出的TMS320F2812和TMS320LF2407就在其中。這種結(jié)構(gòu)成本低、運(yùn)行穩(wěn)定、功能完備，是一種很有前途的CAN通信系統(tǒng)組成方案。

上述兩種DSP上的CAN模塊有所不同，TMS320F2812 DSP片上的增強(qiáng)型CAN控制器eCAN模塊，其性能比TMS320LF2407 DSP內(nèi)嵌CAN控制器有較大的改進(jìn)。

本文主要介紹TMS320F2812的eCAN模塊與TMS320LF2407 的CAN模塊之間通信以及兩者與廣州致遠(yuǎn)的CAN-USB I智能接口卡之間通信時(shí)CAN控制器的硬件電路以及軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)程序運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行了分析，實(shí)驗(yàn)證明了這種通信方式的可行性，并在雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。

2 CAN節(jié)點(diǎn)通信設(shè)計(jì)

TMS320F2812的eCAN模塊與TMS320LF2407的CAN模塊之間通信以及兩者與廣州致遠(yuǎn)的CAN-USB I智能接口卡之間的連接示意圖如圖1所示。由于TMS320F2812和TMS320LF2407上的CAN模塊集成了CAN控制器，提供了完整的CAN協(xié)議，因此圖1中 的TMS320F2812的eCAN模塊與TMS320LF2407的CAN模塊之間的通信僅需收發(fā)裝置即可。兩者與上位機(jī)的通信則通過(guò)CAN-USB I智能接口卡。

圖1 通訊電路連接示意圖

2.1 CAN節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。該硬件結(jié)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)TMS320F2812和TMS320LF2407的通信以及兩者和上位機(jī)的通信。

圖2 CAN節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖

考慮TMS320F2812和TMS320LF2407之間傳輸數(shù)據(jù)的電平匹配問(wèn)題，對(duì)TMS320F2812和TMS320LF2407均采用PHLIIP公司的PCA82C250作為CAN收發(fā)器。其能提供CAN總線的差動(dòng)發(fā)送能力及對(duì)CAN控制器的差動(dòng)接收能力,信號(hào)使用差分電壓傳送；兩條信號(hào)線被稱(chēng)為CAN總線（CAN_H和CAN_L），將收發(fā)器的RS端接地以實(shí)現(xiàn)高速傳輸，在CAN_H和CAN_L之間接120歐電阻為終端匹配電阻。

TMS320F2812的CANTXD和CANRXD輸出的高電平信號(hào)是3.3V的，而PCA82C250需要5V供電，因此在收發(fā)器和TMS320F2812之間加高速光耦6N137以實(shí)現(xiàn)電平匹配，并起到TMS320F2812和CAN總線隔離的作用，從而保護(hù)了TMS320F2812。TMS320LF2407的電路連接原理相同。TMS320F2812和TMS320LF2407兩者與上位機(jī)之間的通訊利用CAN總線時(shí)，只需加一個(gè)CAN-USB I即可。

2.2 CAN節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

本文主要討論下位機(jī)的程序。TMS320F2812的eCAN模塊的郵箱0為發(fā)送郵箱，郵箱16為接收郵箱。TMS320LF2407的CAN模塊的郵箱3為發(fā)送郵箱，郵箱2為接收郵箱。

雖然MS320F2812的eCAN模塊與TMS320LF2407的CAN模塊有所不同，但是兩者的CAN寄存器（兩者都有的寄存器）在結(jié)構(gòu)和功能上都是相同的，所以即使代碼不能完全兼容，在移植上是非常容易的。CAN節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要分為三部分：初始化程序、數(shù)據(jù)發(fā)送程序、數(shù)據(jù)接收程序。兩者的這三部分程序的基本流程大體上是一樣的，所以下面只對(duì)TMS320F2812的eCAN模塊的程序進(jìn)行介紹。

2.2.1 主程序

圖3為主程序流程圖。主程序如下：

void main(void)

{

InitSysCtrl(); //初始化系統(tǒng)

/*關(guān)中斷*/

DINT;

IER = 0x0000;

IFR = 0x0000;

InitPieCtrl(); //初始化PIE中斷

InitPieVectTable(); //初始化PIE中斷矢量表InitECan(); //初始化CAN寄存器

/*使能PIE中斷*/

PieCtrl.PIEIER9.bit.INTx5 = 1;

IER |= M_INT9; //使能CPU中斷

EINT; //開(kāi)全局中斷

ERTM; //開(kāi)實(shí)時(shí)中斷

for(;;){}

}

該程序中InitSysCtrl()為系統(tǒng)初始化程序， 同時(shí)設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘，本程序選用系統(tǒng)時(shí)鐘為120MHZ，CAN的時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí)鐘相等。InitEcan()為初始化CAN寄存器的子程序。for(;)為循環(huán)等待CAN的接收中斷，一旦TMS320F2812接收成功TMS320LF2407或者上位機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，則立即進(jìn)入中斷程序，讀出郵箱中的數(shù)據(jù)。CAN的發(fā)送程序?qū)懺诹薈AN的接收中斷程序里面，用于向上位機(jī)發(fā)送需要的數(shù)據(jù)。

圖3 主程序流程圖

2.2.2 初始化程序

初始化程序一般是CAN模塊的初始化。在雙PWM系統(tǒng)中， TMS320F2812需要接收TMS320LF2407發(fā)送的數(shù)據(jù)，以及發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)，所以將郵箱的初始化也寫(xiě)在了CAN的初始化程序中，并且將發(fā)送和接收的初始化程序?qū)懺诹送粋€(gè)程序中。這樣做可以避免重復(fù)初始化兩個(gè)郵箱共同應(yīng)用到的寄存器，簡(jiǎn)化程序。具體流程圖如下：

圖4 初始化流程圖

本程序中發(fā)送采用查詢(xún)方式，接收采用中斷方式，所以在初始化流程圖中還包括中斷的的相關(guān)設(shè)置。

2.2.3 數(shù)據(jù)發(fā)送程序

TMS320F2812中的每個(gè)郵箱均為64位，被分成兩個(gè)32位的郵箱消息數(shù)據(jù)低寄存器（MDRL）和高寄存器（MDRH）。程序中設(shè)置郵箱0為發(fā)送郵箱，將變量i、j分別賦值給郵箱0的MDRL和MDRH，ID為0x00000000的標(biāo)準(zhǔn)幀。

TMS320LF2407的CAN中每個(gè)郵箱有4個(gè)16位的存儲(chǔ)空間，分別為MBXnA、MBXnB、MBXnC和MBXnD，TMS320LF2407的接收程序中設(shè)郵箱2為接收郵箱。同時(shí)還設(shè)置MBXnA和MBXnB分別對(duì)應(yīng)TMS320F2812的MDRL的低8位和高8位數(shù)據(jù)，MBXnC和MBXnD分別對(duì)應(yīng)TMS320F2812的MDRH的低8位和高8位數(shù)據(jù)。

程序如下：

int32 i=0;

int32 j=1;

int32 MessageSendCount=0;

i++; //i自加1

j++; //j自加1

ECanaShadow.CANME.all;

ECanaRegs.CANTRS.all = 0x00000001;

while(ECanaRegs.CANTA.all == 0);

ECanaRegs.CANTA.all = 0x00000001;

ECanaMboxes.MBOX0.MDRL.all= i;

ECanaMboxes.MBOX0.MDRH.all= j;

MessageSendCount++; //發(fā)送次數(shù)

發(fā)送程序運(yùn)行的結(jié)果如圖5-圖7所示：

圖5 CCS3.3變量窗口顯示TMS320F2812郵箱0的發(fā)送情況

從圖5中可以看出，當(dāng)程序停止時(shí)當(dāng)i和j分別為10000和10001，此時(shí) TMS320F2812的郵箱0的MDRL和MDRH發(fā)送的數(shù)據(jù)分別為10000和10001，與變量i和j的值對(duì)應(yīng)相等，同時(shí)MessageSendCount為10000，說(shuō)明程序運(yùn)行了10000次。

圖6 CCS2000變量窗口顯示郵箱2的接收情況

從圖6中可以看出，TMS320LF2407的郵箱2的MBX2A和MBX2B分別為10000和0，分別于圖5中TMS320F2812的MDRL的低8位和高8為數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。MBX2C和MBX2D分別為10001和0,分別與圖5中TMS320F2812的MDRH的低8位和高8為數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。同時(shí)接收次數(shù)RXCOUNT為10000,與TMS320F2812的發(fā)送次數(shù)相等。說(shuō)明TMS320LF2407的CAN模塊的接收程序正確。

圖7 上位機(jī)的接收界面

從圖7中可以看到，上位機(jī)收到的數(shù)據(jù)的序列號(hào)為10000，說(shuō)明收到了10000個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的幀ID為0x00000000，幀類(lèi)型為標(biāo)準(zhǔn)幀，與TMS320F2812的發(fā)送郵箱0的幀ID和幀類(lèi)型相同。上位機(jī)收到的數(shù)據(jù)一組為從0到2710，另一組為0到2711，是十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制為0到10000和0到10001，對(duì)應(yīng)TMS320F2812的MDRL和MDRH中的數(shù)據(jù)。

2.2.4 數(shù)據(jù)接收程序

中斷子程序的功能是一旦接收到TMS320LF2407或者上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，就產(chǎn)生接收中斷，進(jìn)入中斷子程序，將收到的數(shù)據(jù)讀入給變量R_l和R_h。具體接收程序如下：

interrupt void ECAN0INTA_ISR(void)

{

while(ECanaRegs.CANRMP.all!=

0x00010000 ) ;

ECanaRegs.CANRMP.all = 0x00010000;

/*收到的數(shù)據(jù)在接收郵箱Mbox16*/

R_l = ECanaMboxes.MBOX16.MDRL.all;

R_h = ECanaMboxes.MBOX16.MDRH.all;

MessageReceiveCount++; //接收次數(shù)

PieCtrl.PIEACK.bit.ACK9 = 1;

/*CAN的發(fā)送程序*/

......

EINT;

}

限于篇幅的原因，不再給出接收程序的運(yùn)行結(jié)果。

3 CAN模塊通信在雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖8為雙PWM異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。整流部分和逆變部分分別由TMS320F2812 DSP和TMS320LF2407 DSP控制?？刂七^(guò)程中，整流部分和逆變部分要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即兩片DSP之間需要數(shù)據(jù)通信。本文采用兩片DSP上自帶的CAN模塊進(jìn)行通信。此外，兩片DSP還需要與上位機(jī)進(jìn)行通信。其硬件和軟件設(shè)計(jì)如第二節(jié)所示。

圖8 雙PWM異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的TMS320F2812的eCAN模塊與TMS320LF2407 的CAN模塊之間通信以及兩者與上位機(jī)之間的雙向通信的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件實(shí)現(xiàn)方便。在雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)中程序運(yùn)行的結(jié)果，證明了這種通信方式的可行性。

（編自《電氣技術(shù)》，作者為李璐、張宏川 等。）