双CAN总线与以太网监控电路设计指南 —电路图天天读（93）

双CAN总线与以太网监控电路设计指南 —电路图天天读（93）

　　目前最常用的现场总线为CAN总线，CAN总线以可靠性高、成本低、应用灵活等诸多优点，已广泛应用于智能通信网络中，但收发器驱动能力的限制不适合远距离数据传输及远程控制。而以太网技术成熟、通信速度快、软硬件产品丰富和外围技术支持全面，可以利用网络进行远距离通信，但在工业控制中仍然存在部分问题尚未解决。结合CAN总线与以太网自身的优缺点，本文研究了适用于船舶监控系统基于双CAN总线与以太网的现场监控模块，该模块可安装于配电开关柜内，能够就近进行电流、电压及开关状态信息的采集，独立进行数据处理，实现测量、保护、控制等功能。能够通过冗余双CAN总线与其他智能节点进行通信，并且通过以太网上传重要数据给监控台，协助监控台完成监测和控制功能。作为配电网络与监控网络连接的纽带，具有很好的开发应用前景。

　　现场监控模块的硬件系统

　　在现场监控模块中，大量的现场实时数据需要采集和处理，并及时、迅速地向集中监控台传输，即向集中监控台提供整个控制过程的具体数据，同时还要完成判断处理并通过输出模块发送各种控制命令，考虑到其功能复杂程度，采用了DSP+FPGA双控制器的硬件方案，其硬件结构原理参见图1。

　　1） A/D芯片 该系统采用AD7865作为A/D芯片，该芯片为高速14位A/D转换器，同时采样4个输入通道，并具有4个采样、保持放大器。其优点在于能够真正实现多路信号的同步采样，并保持各通道信号的相位关系。具有片内时钟、读写允许逻辑、多种通道选择方式以及内部精确的2.5V参考电压，使得其与高速处理器的接口变得非常简单。本系统共配置了4片AD7865，能同步采样多达16路模拟量数据。

　　2） 电磁隔离 所有开关量的输入输出均采用电磁隔离技术，可有效提高抗干扰能力，本系统选择了16片4路集成电磁隔离芯片ADUM1410，使得该模块能同时完成多达32输入，32路输出的数据采集。

　　3） FPGA 该系统以EP1C6PQ240作为系统的辅控制芯片，该芯片有5980个逻辑单元，嵌入式存储块有一列M4K块，每个M4K块可以组成各种存储器，包括双端口、单端口RAM、ROM和FIFO等，I/O单元包含一个双向I/O缓冲器和三个寄存器，具有2个锁相环和8个独立系统时钟，芯片管脚数为240个， 可用管脚数为185个。FPGA主要完成数据输入输出控制及数据预处理功能。所有的开关量信号送入FPGA，所有的模拟量信号经A/D芯片转换为数字信号后也送入FPGA，FPGA需要向A/D芯片提供控制信号来控制A/D芯片的读写，所有的数据由FPGA预处理后供DSP读取。