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智能装置CAN转以太互连通信方案设计

来源:电子技术应用/雷闪耀 粱昭峰 朱启晨?? 2007年04月12日 ?? 收藏0

  目前,由于以太同的优势在工业控制现场仍然很难完全发挥出来,而且实时性和抗干扰能力也不能适应工业自动化范围中所有要求,所以最好的解决方案是将以太网同现场总线相结合,充分利用这两种通信技术在各自领域中的优点。具体表现为在生产管理与监控层采用高速以太网技术,而在现场设备层采用现场总线技术。

  1 系统结构

  本系统间隔单元设备采用嵌入式工业以太网技术,从而使智能装置真正成为工业以太网上独立的节点,保证了智能单元设备和上位机系统通信快速、完全、可靠,为远程管理智能装置创造条件。通信接口卡(Master板)与上位机信息交换是建立在TCCP/IP协议上的国际电力行业标准的IEC104规约,采用Server/CLient通信服务模式,Master板作服务器可以支持多客户同时登入。系统结构如图1 所示。

系统结构

  2 装置内部结构设计

  智能装置内部各功能模块采用高速现场总线CAN网络相连。总线不出装置,功能模块之间的数据交互快速可靠。在组帧上采用HLON规约,并使用CAN 2.0B扩展模式,为了保持协议标准化,在HLDN规约的基础上封装了IEC101规约。其内部结构如图2所示。

内部结构

  3 硬件设计

  通信接口卡使用双处理器结构。一部分是使用Motorola公司DSP56F807芯片作为接口卡的CAN通信管理模块;另一部分是使用Rabbit2000核的RCM2100集成卡作嵌入式网关和CAN到ETHERNET规约转换模块。通信接口卡硬件逻辑框图如图3所示。

通信接口卡硬件逻辑框图

  通信接口卡采用主从工作方式,即DSP56F807作为主处理器,利用其自带的MSCAN模块负责管理CAN通信。DSP外扩64KBRAM,用于存储数据。RABBIT2000作为从处理器,负责进行CAN到ETHERNET转换,并负责管理装置同后台的以太网通信。RABBIT2000与DSP接口方式采用并行接口。板上还设有RS485、RS232接口,可以用于PC调试或与后台连接。DSP56FS07

采用3.3V电源供电,RABBIT2000 采用5V电源供电,经测试只要输入电压达到2.1V,RABBIT2000即认为高电平,DSP56F807输出高电平在2.lV以上; DSP56F807 I/O可以接受5V信号,所以DSP与RABBIT2000可以直接相连,无须进行电平转换。

  (1)DSP56FS07主处理器
DSP数据总线DO~D15地址总线AO~A15,外扩64KRAM存储数据,RD、WD连接外扩RAM的读、写允许端,DS作为外扩RAM片选信号。 DSP的GPIOB口连接从处理器的SDO-SD7,GPIODO、GPIOD1连接从处理器的SAO、SAl,GPIOD2、GPIOD3连接从处理器的写、读允许端(SWR、SRD)。一个中断IRQB连接从处理器的SAT,作为从处理器中断申请。DSP的PWMB2连接MAX705的WDI作为外部硬件看门狗喂狗信号,PWMB4连接发光二极管作为DSP的运行指示灯。用DSP的两个SCI模块RXD0、TXD0、RXDI、TXDI做成标准RS- 232、485接口。引出DSP的ITAG口用于调试,用DSP的MSCAN模块和82C250作为CAN通信端口。通过DSP的SPI口与 RABBIT2000同步串口B相连,作为另一种接口方式。DSP采用3.3V电源供电。

  (2)RABBIT2000从处理器
该处理器使用内核为RABBIT2000的RCM2100集成卡。其SD0~SD7连接到DSP的GPlOBO—GPlOB7。SAl、SA0用来选择从处理器接口的四个数据寄存器中的一个,连接到DSP的GPIODl、GPIOD0。从芯片选择管脚SCS连接到DSP芯片的一个输出端GPlOD4。 SRD连接到DSP的GPIOD3,如果SCS为低,这根线被拉低使地址线所选择的寄存器的内容被放置到总线上,SWR连接到DSP的GPIOD2,这根线能够将数据总线上的数据锁存进入地址线所选择的寄存器中。SLAVEA刑连接到DSP的一个中断口IRQB,在它变低时向DSP申请中断。如果从处理器写SPDOR寄存器, SLAVEATTN这根线置为低电平,声明从处理器中有可用的数据;如果主处理器写从处理器状态寄存器,这根线变为高电平。使用串口A作为编程口,串口B 及CLKB作为同步串口和DSP的SPI口相连,组成另一种接口方案。使用PC2作为RABBIT2000运行指示灯,以太网模块(RCM2100自带 RJ一45接口)引出通信指示灯。PE4、RES-1N、MAX705组成硬件看门狗电路。RCM2100采用5V供电。使用INTlA作为GPS对时。


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