本發(fā)明屬于涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向電工裝備行業(yè)的數(shù)模信號采集裝置。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的廣泛運用，各種數(shù)據(jù)采集終端被運用在各個領(lǐng)域。在制造領(lǐng)域，由于機(jī)械設(shè)備的部件非常多且易發(fā)生故障，因此對機(jī)械設(shè)備的部件進(jìn)行實時監(jiān)控可以降低設(shè)備故障率?，F(xiàn)有的很多機(jī)械設(shè)備，其關(guān)鍵數(shù)據(jù)在設(shè)備當(dāng)中是以開關(guān)量、模擬量信號表征的，這種信號可以代表機(jī)械設(shè)備的實時信息，但現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備大多不會記錄這種信號；這樣導(dǎo)致在設(shè)備運行過程中的數(shù)字化建模缺乏必要的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的機(jī)械設(shè)備在運行時難于采集各種模擬數(shù)據(jù)的問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種有效且高效的面向電工裝備行業(yè)的數(shù)模信號采集裝置，以實時采集機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)。

為了解決上述問題，本發(fā)明實施例提出了一種面向電工裝備行業(yè)的數(shù)模信號采集裝置，包括：用于在輸入通道和輸出通道之間切換的輸入輸出通道切換電路、用于將從傳感器接收到的電壓信號匹配轉(zhuǎn)換為電平信號的信號調(diào)理電路、用于處理外部控制命令的MCU主控電路、用于進(jìn)行CAN協(xié)議與以太網(wǎng)協(xié)議之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換電路；

其中所述MCU主控電路通過信號調(diào)理電路和輸入輸出通道切換電路連接傳感器及遠(yuǎn)端的控制器；且所述MCU主控電路連接CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換電路。

其中，所述模擬量輸入輸出通道包括用于切換的繼電器；所述輸入輸出通道切換電路通過混合接線端子連接用于采集數(shù)據(jù)的傳感器及遠(yuǎn)端的控制器。

其中，所述信號調(diào)理電路包括模擬量輸入電路、開關(guān)量輸入電路、脈沖量輸入電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路。

其中，所述MCU主控電路連接所述信號調(diào)理電路以根據(jù)接收到的電平信號生成CAN協(xié)議幀，且所述MCU主控電路連接所述CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換電路以將所述CAN協(xié)議幀轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)傳輸協(xié)議后輸出；

所述MCU主控電路包括用于采集信號的AduC7060芯片和用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的LPC11C14芯片；其中所述AduC7060芯片通過模擬量輸入電路、開關(guān)量輸入電路、脈沖量輸入電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路連接所述輸入輸出通道切換電路以對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；且所述AduC7060芯片連接所述LPC11C14芯片以將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到LPC11C14芯片進(jìn)行處理；且所述LPC11C14芯片連接所述CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換電路。

其中，所述CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換電路包括控制芯片LPC2368、以太網(wǎng)物理層芯片DP83848T、CAN驅(qū)動芯片TJA1050T。

其中，還包括電源模塊；所述電源模塊包括：輸入電源電路、隔離電路、模擬電源供電電路。

其中輸入電源電路包括LM2575系列開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器；

其中隔離電路包括WRB0505S-1W隔離電源和ADP3333隔離電源；

其中模擬電源供電電路包括A0515S-1W芯片。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：上述的技術(shù)方案提出了一種適應(yīng)于電工裝備行業(yè)，可實時進(jìn)行不同類別信號采集的裝置設(shè)計方案。該裝置以LCP11C14等硬件為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了對工業(yè)現(xiàn)場，各類電工裝備的數(shù)字量、模擬量的實時采集，并通過協(xié)議轉(zhuǎn)換，將采集到的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。解決了電工裝備行業(yè)相關(guān)設(shè)備、裝置實時信息無法便捷采集的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2為LPC11C14芯片的原理圖；

圖3為CAN控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為電源模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為AD初始化流程圖；

圖6為Lpc2368協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊工作流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明實施例提出了一種面向電工裝備行業(yè)的數(shù)模信號采集裝置，包括：用于在輸入通道和輸出通道之間切換的輸入輸出通道切換電路、用于將從傳感器接收到的電壓信號匹配轉(zhuǎn)換為電平信號的信號調(diào)理電路、用于處理外部控制命令的MCU主控電路、CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換電路。

其中，模擬量輸入輸出通道采用繼電器的切換來完成；本發(fā)明實施例中采用松下公司的TQ2H一5型繼電器。

其中所述MCU主控電路通過輸入輸出通道切換電路同時連接用于采集數(shù)據(jù)的傳感器及遠(yuǎn)端的控制器；

其中所述MCU主控電路連接所述信號調(diào)理電路以根據(jù)接收到的電平信號生成CAN協(xié)議幀，且所述MCU主控電路連接所述CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換電路以將所述CAN協(xié)議幀轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)傳輸協(xié)議后輸出。

其中，所述輸入輸出通道切換電路通過混合接線端子連接用于采集數(shù)據(jù)的傳感器及遠(yuǎn)端的控制器，其中所述輸入輸出通道切換電路包括用于在輸入通道和輸出通道之間切換的繼電器。其中信號調(diào)理電路包括如圖1所示的過模擬量輸入電路、開關(guān)量輸入電路、脈沖量輸入電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路。

如圖1所示的，所述MCU主控電路包括用于采集信號的AduC7060芯片和用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的LPC11C14芯片；其中所述AduC7060芯片通過模擬量輸入電路、開關(guān)量輸入電路、脈沖量輸入電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路連接所述輸入輸出通道切換電路以對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；且所述AduC7060芯片連接所述LPC11C14芯片以將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到LPC11C14芯片進(jìn)行處理；且所述LPC11C14芯片連接所述CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換電路。

如圖2所示的為LPCIlCl4芯片的原理圖；LPCIlxx系列是基于ARM Cortex-M0的微控制器，可用于高集成度和低功耗的嵌入式應(yīng)用。ARM Conex-MO是第二代內(nèi)核，它提供了一個簡單的指令集，可以實現(xiàn)確定性行為。LPCIllx CPU的工作頻率高達(dá)50MHz。LPCIllx的外設(shè)包括：高達(dá)32kB的F1ash、8kB的數(shù)據(jù)存儲器、一個Fast-mode Plus的接口、一個RS485、2個SSP接口、4個通用定時器，以及多達(dá)42個通用I/O引腳。

LPCIl C14主控模塊也包括復(fù)位電路，晶振時鐘電路和J-TAG調(diào)試電路，具體電路架構(gòu)與AduC7060類似。此主控模塊利用其自帶CAN控制器完成與主站節(jié)點之間的通信，通過SPI接口接收AduC7060采集的混合數(shù)據(jù)，以CAN協(xié)議的形式打包發(fā)送到數(shù)據(jù)CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊。

LPCIlCl4主控模塊上集成有CAN控制器，內(nèi)部嵌有通信協(xié)議，用于執(zhí)行串行數(shù)據(jù)的通信。該控制器可以以多路復(fù)用接線網(wǎng)絡(luò)建立強(qiáng)大的本地網(wǎng)絡(luò)，同時并具有極高的安全性。如圖3所示的，LPCIlCl4主控模塊內(nèi)集成的CAN控制器包括CAN內(nèi)核、報文RAM、報文處理程序、控制寄存器和APB接口。對于CAN網(wǎng)絡(luò)中的通信，要單獨配置各個報文對象。對所接收到的報文進(jìn)行接收過濾的報文對象和標(biāo)識符屏蔽是存放在報文洲中。所有關(guān)于報文處理的函數(shù)均由報文處理程序執(zhí)行。這些函數(shù)是接收過濾、CAN內(nèi)核和報文刪之間的報文傳輸、處理發(fā)送請求和產(chǎn)生模塊中斷的函數(shù)。CAN控制器的寄存器集可由外部CPU通過APB總線來進(jìn)行直接訪問。

如圖3所示的，所述CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換電路包括控制芯片LPC2368、以太網(wǎng)物理層芯片DP83848T、CAN驅(qū)動芯片TJA1050T。LPC2368片內(nèi)具有一個10/100MbpsEthernet MAC接口和2路CAN通道。Ethernet MAC在獨立的AHB總線上有16KB的SRAM和一個相關(guān)的DMA控制器。總線數(shù)據(jù)波特率可達(dá)1Mbps；可訪問32位的寄存器和RAM；全局驗收過濾器可識別幾乎所有總線的11位和29位Rx標(biāo)識符。其中，LPC2368內(nèi)部的CAN控制器完全是基于事件觸發(fā)的,即CAN控制器在本身狀態(tài)發(fā)生改變時,會將狀態(tài)變化的結(jié)果告訴微控制器,所以微控制器在處理CAN控制器時,可以采用中斷的方式。根據(jù)LPC2368微控制器及其內(nèi)部CAN控制器的特性,CAN總線通信軟件分為硬件抽象層、功能函數(shù)層和應(yīng)用程序接口層3個層次。硬件抽象層將CAN 控制器的硬件特性用數(shù)據(jù)類型進(jìn)行抽象,并提供CAN控制器硬件操作的接口。功能函數(shù)層是CAN控制器各種功能實現(xiàn)函數(shù)的集合,該層的函數(shù)利用硬件抽象層中對寄存器操作的接口來訪問CAN控制器。

LPC2368內(nèi)部集成了1個10/100Mbps Ethernet MAC控制器,硬件電路需要在LPC2368的以太網(wǎng)MAC控制器相關(guān)引腳外接以太網(wǎng)物理層芯片,以太網(wǎng)物理層芯片再通過帶網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器的RJ45插頭HR911105A實現(xiàn)與以太網(wǎng)總線的連接。

LPC2368內(nèi)部的以太網(wǎng)MAC控制器與DP83848T采用RMII模式連接,減少了需要連接引腳的數(shù)目,方便信號的布線。為了使DP83848T上電后工作在RMII模式,需要將DP83848T的RX_DV/MII_MODE引腳通過1個2.2KΩ的電阻接系統(tǒng)的+3.3V電源。在RMII模式下,數(shù)據(jù)以50MHz的時鐘速率一次傳送2位,因此配置了一個50MHz振蕩器連接到DP83848T的X1引腳。

如圖1所示的，本發(fā)明實施例的面向電工裝備行業(yè)的數(shù)模信號采集裝置還包括電源模塊。由于工業(yè)設(shè)備現(xiàn)場監(jiān)測實際運用中電壓一般在20V～30V之間變化，因此本發(fā)明實施例中的電源模塊本裝置的供電范圍為9V～36v。而本發(fā)明實施例中的MCU主控電路包括用于采集信號的AduC7060芯片和用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的LPC11C14芯片，其中AduC7060芯片的工作電壓為2.5V，LPC11C14芯片的工作電壓為3.3V，而模擬電路的工作電壓為12V。因此本發(fā)明實施例中的電源模塊設(shè)有多個相互隔離的供電單元以分別為上述芯片/電路進(jìn)行供電。

如圖4所示的，本發(fā)明實施例的電源模塊包括：輸入電源電路、隔離電路、模擬電源供電電路。

其中，輸入電源電路包括LM2575系列開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器。其中，LM2575是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出lA的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性，可固定輸出3.3V、5V、12V。

其中隔離電路包括WRB0505S-1W隔離電源和ADP3333隔離電源。其中WRB0505S-1W隔離電源的隔離電壓高達(dá)3000V，并能夠提供5V的隔離電壓。WRB0505S-1W電路的輸出電壓的精度高達(dá)1％左右，具有良好的電流保護(hù)功 能，效率高、功耗低和封裝小。隔離電路包括WRB0505S-1W電路5V為輸入電壓，輸出穩(wěn)定的5V電壓，最大輸出電流達(dá)0.8A。其中ADP3333是低壓差電源轉(zhuǎn)換芯片，負(fù)責(zé)安全電流限制、過熱保護(hù)關(guān)斷；其電壓輸入端具有比較寬的輸入范圍：3V至12V，可接受高達(dá)300mA的負(fù)載電流。

其中模擬電源供電電路包括A0515S-1W芯片，其能夠?qū)?V的輸入電壓換成15V為模擬電路供電。A0515S-1W的作用是在線路板分布式電源系統(tǒng)中產(chǎn)生一組輸出電源，且此輸出電源與輸入電源是彼此隔離的。A0515S-1W可同時進(jìn)行輸出短路保護(hù)。

在本發(fā)明實施例的電路設(shè)計中，需要考慮電磁兼容設(shè)計，具體包括：

1、可靠接地：

接地技術(shù)是任何電子系統(tǒng)正常工作時必須采取的重要技術(shù)，它不僅是保護(hù)人身和設(shè)施安全的必要手段，也是抑制電磁干擾、保障模塊電磁兼容性、提高電路運行可靠性的重要技術(shù)措施。任何電路的電流最終都會經(jīng)過地線形成回路，地線不可避免的成為了各電路回路中的公共導(dǎo)線，不同接地點之間由于地線公共阻抗的存在會產(chǎn)生一個電壓差，從而形成了接地干擾。合理的接地方式可以提供很低的公共阻抗通路，從而減少噪聲信號對其他用電設(shè)備的電磁干擾。接地方式一般有信號接地和安全接地。信號接地是模塊內(nèi)部各種信號電壓零電位的公共參考點。工程實踐中經(jīng)常用模擬信號地和數(shù)字信號地來分開布線，兩種信號地通過磁珠連接，以抑制電磁干擾。安全接地是將用電設(shè)備的外殼通過低阻抗的導(dǎo)體連接到大地上，防止設(shè)備操作人員不會因靜電放電或設(shè)備外殼的漏電而危害其人身安全。

2、穩(wěn)壓電源及去藕電容：

直流穩(wěn)壓電源在電子系統(tǒng)中的作用是給各個功能元器件供電，它的工作質(zhì)量與系統(tǒng)的穩(wěn)定性息息相關(guān)，好的穩(wěn)壓電源可以大大提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和效率。本裝置穩(wěn)壓電源采用的是開關(guān)電源穩(wěn)壓模塊LM2575，開關(guān)電源與早期整流器時代的傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源相比，其優(yōu)點是動態(tài)響應(yīng)速度快、體積小、重量輕、高效節(jié)能。理想電源的內(nèi)阻阻抗應(yīng)該為零，但實際運用中電源內(nèi)部都會有阻抗，這樣系統(tǒng)會在各元器件和組件之間會因內(nèi)部阻抗形成耦合回路， 造成信號之間的相互干擾，對此解決的措施通常是在電源的輸出端并聯(lián)幾個小容量的高頻電容和較大容量的電解電容，而且需在IC芯片的接地端和電源端也并聯(lián)去藕電容，盡最大可能的降低干擾。

3、PCB板的優(yōu)化設(shè)計：

裝置工作的穩(wěn)定性與可靠性與PCB板的設(shè)計質(zhì)量高低有很大關(guān)聯(lián)，是模塊能正常穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。因此，在PCB布線時除了讓元器件之間有正確的電氣連接，還應(yīng)充分考慮PCB板的電磁兼容性能?？垢蓴_設(shè)計考慮應(yīng)包括抑制噪聲源、降低模塊的噪聲敏感度以及切斷噪聲傳遞途徑。其中最需要注意的就是PCB板的噪聲抑制。電源線和地線的布局、元器件布局以及信號線的寬度要求也是在PCB布板過程中需要注意的幾大因素。

同時，本發(fā)明實施例還對控制方法進(jìn)行了改進(jìn)，包括：

一、基于AduC7060數(shù)據(jù)采集與控制模塊

在集成有AD轉(zhuǎn)換器的AduC7060上編寫，該程序模塊包括AduC7060主程序、各功能部件初始化函數(shù)、端口功能配置模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、PWM控制模塊。其主要功能是完成端口功能的配置，并根據(jù)具體的端口功能執(zhí)行相應(yīng)的采集外部傳感器信號或?qū)ν獠繄?zhí)行器輸出控制數(shù)據(jù)的任務(wù)。

二、基于Lpcllcl4通訊模塊

在集成有CAN控制器的LPCIlCl4上編寫，包括CAN控制器的初始化，CAN報文發(fā)送與接收子程序等。

三、基于Lpc2368協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊

在集成有Ethernet MAC控制器、CAN控制器的LPC2368上編寫，包括Ethernet MAC控制器、CAN控制器的初始化、協(xié)議轉(zhuǎn)換的控制程序。

其中，基于AduC7060數(shù)據(jù)采集與控制模塊具體為：

1AduC7060數(shù)據(jù)采集與控制程序

該程序模塊在AduC7060上完成，為了保證數(shù)據(jù)采集和輸出的實時性，本程序只負(fù)責(zé)混合數(shù)據(jù)的采集以及控制數(shù)據(jù)的輸出，CAN報文的打包和協(xié)議 解析的處理放在LPCIlCl4芯片完成。本模塊的功能是根據(jù)主站節(jié)點下發(fā)的具體的命令，采集主站數(shù)據(jù)集中裝置和控制中心所要求的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，包括以下幾個子程序：AduC7060主程序，AduC7060初始化程序，端口功能配置程序，AD轉(zhuǎn)換程序，數(shù)字濾波程序。

1.1AduC7060主程序

主程序是各個功能子模塊的最終執(zhí)行程序。該程序首先調(diào)用初始化程序，對CPU工作時鐘、看門狗以及中斷向量寄存器等其他關(guān)鍵外設(shè)進(jìn)行初始化設(shè)置，并初始化端口功能數(shù)組，然后根據(jù)主站發(fā)送的端口功能碼調(diào)用端口功能配置函數(shù)，完成相應(yīng)端口具體功能的設(shè)置，再根據(jù)端口號以及具體的功能碼執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。

1.2AduC7060初始化

本模塊中的CAN數(shù)據(jù)采集節(jié)點主控芯片初始化程序包括：SPI寄存器設(shè)置、看門狗定時器的設(shè)置、中斷寄存器設(shè)置、端口設(shè)置、定時器設(shè)置以及AD轉(zhuǎn)換器初始化等。

AduC7060集成有兩個獨立的多通道ADC。主ADC是一個16位5通道ADC。輔助ADC是7通道的16位ADC，最高可支持7個單端輸入通道。本模塊要求每片AduC7060的輸入通道為6個，選用輔助ADC，將速率設(shè)置為低速轉(zhuǎn)換(每通道50次/s)，預(yù)留一定的采集次數(shù)供數(shù)字濾波處理，同時將AD斬波開啟，降低ADC失調(diào)誤差，漂移和噪聲值。通過對ADC濾波器控制寄存器操作可設(shè)置其轉(zhuǎn)換速率與斬波的開啟和停止。

以下AD部分初始化代碼：

ADCMSⅪ＝BITl：∥ADc中斷控制寄存器。使能ADC中斷ADCFLT＝BIrr0+BITl+BIT2+BIT3+BIT4+∥設(shè)置ADC濾波器寄存器。BIT8+BIT9+BITl0+BITl 1+BITl2+BITl3+AF＝63BITl5：∥斬波開啟

ADCMDE＝BIT0+BIT7：∥ADC模式寄存器。連續(xù)轉(zhuǎn)換模式ADCOCON＝BITl+BIT6∥ADCO控制寄存器片內(nèi)基準(zhǔn)電源

2端口功能函數(shù)

在進(jìn)行具體的采集或輸出任務(wù)前必須對每個端口的具體功能進(jìn)行合理 的分配。當(dāng)CAN主站節(jié)點有端口功能配置命令時，Lpcllcl4通過SPI總線將具體的端口功能碼傳送給AduC7060進(jìn)行端口功能分配。AduC7060為其分配有4個功能端口，每個端口都自己的地址編號，用于被程序?qū)ぶ泛妥R別。為了明確這4個端口所要完成的任務(wù)，為每個端口分配了多功能混合I/O模塊的設(shè)計與實現(xiàn)不同的端口功能碼，放在一個聲明大小為4字節(jié)的整型數(shù)組變量中，其數(shù)組下標(biāo)就是其端口號。為了使端口號的功能碼與每個端口所采集或輸出的數(shù)據(jù)是一一對應(yīng)的，聲明一個端口功能結(jié)構(gòu)體以完成數(shù)據(jù)與端口號的映射：

typedef s仇lct IO Port∥端口功能結(jié)構(gòu)體

{unsigIled char ncD；∥端口功能碼

unsigIled 10ng Data；∥端口采集或輸出的數(shù)據(jù)

1lIlsigIled char addr；∥端口地址號

}IO_Pon；

IO Port S port[4]；∥聲明4個端口功能結(jié)構(gòu)體

其中，

①ADIO端口：數(shù)量為2個，其地址編號為0xoo～Ox01，完成三種功能：采集模擬量、采集開關(guān)量以及輸出開關(guān)量。

②FIO端口：全功能端口，數(shù)量為1個，地址編號為Ox02，可以完成所有功能：采集模擬量，輸出模擬量，采集開關(guān)量，輸出開關(guān)量以及采集脈沖量。

③DIDA端口：數(shù)量1個，地址編號為Ox03，完成三種功能：采集開關(guān)量、輸出開關(guān)量、輸出模擬量。

3AD轉(zhuǎn)換程序

AduC7060分配有6個通道采集數(shù)據(jù)，每3個通道采集一種量程，通道2，3，4負(fù)責(zé)采集小量程模擬量，通道6，7，8負(fù)責(zé)采集大量程模擬量，為了使模塊達(dá)到量程自適應(yīng)的功能，需要對采集的模擬量進(jìn)行量程判斷。由于大量程模擬量都在5V以上，大大超過了小量程的采集量程，所以采集的數(shù)據(jù)先送入小量程通道進(jìn)行判斷，若采集的數(shù)據(jù)超過滿量程會使AD狀態(tài)寄存器 的位13置1，通過讀取該位狀態(tài)就可得知目前采集的模擬量是大量還是小量。具體的，該流程如圖5所示。

4數(shù)據(jù)處理模塊

由于模塊所處的外部世界環(huán)境多變、復(fù)雜，在采集數(shù)據(jù)的過程中難免會出現(xiàn)強(qiáng)電電磁干擾等其他噪聲干擾，對數(shù)據(jù)進(jìn)行抗干擾的濾波處理就顯得尤為重要，雖然硬件上也做了相關(guān)抗干擾的措施，但是為了進(jìn)一步消除噪聲源，提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度，軟件也采取了軟件濾波的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。相比于硬件模擬濾波器對信號進(jìn)行干擾濾波，采用軟件濾波有以下優(yōu)點：

(1)軟件濾波無須復(fù)雜的硬件設(shè)計，只需一個軟件算法，可靠性高，不存在阻抗匹配問題，尤其是軟件數(shù)字濾波對突然變化的尖峰脈沖或某些低頻干擾信號有很好的濾除效果，這是硬件濾波器所不能做到的。

(2)只要適當(dāng)改變軟件濾波器的濾波程序或運行參數(shù)，就能方便地改變其濾波特性，這個對于低頻、脈沖干攪、隨機(jī)噪聲等特別有效。

本濾波程序由模擬量采集函數(shù)(unsigned long ADC(unsigned charCH_NUM))調(diào)用，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行中值平均濾波，每通道連續(xù)采集10個數(shù)據(jù)，按照從大到小的順序排列，從中去掉一個最大值，一個最小值，然后計算中級8個值的平均值，作為最后的參考數(shù)據(jù)用。

5LPC11C14主程序

LPC11C14主程序只需調(diào)用相關(guān)的子功能函數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。系統(tǒng)初始化完成后通過查詢方式檢測CAN總線的通信狀態(tài)同時等待CAN中斷，即中斷接收主站節(jié)點發(fā)送的命令幀，待CAN中斷報文接收完畢后調(diào)用CAN報文處理函數(shù)，最后延時主循環(huán)。

系統(tǒng)初始化是完成對MCU的內(nèi)部相關(guān)器件的初始化及CAN協(xié)議控制器的初始化。主要包括系統(tǒng)工作頻率的設(shè)置，關(guān)閉不用的功能模塊以降低單片機(jī)功耗，端口功能設(shè)置，SPI通信速率設(shè)置。CAN報文處理函數(shù)根據(jù)主站節(jié)點發(fā)來的命令碼執(zhí)行相應(yīng)的功能子模塊，包括節(jié)點連接，設(shè)備復(fù)位以及讀取數(shù)據(jù)等功能，分析完成后在報文處理函數(shù)中調(diào)用CAN發(fā)送子程序以回復(fù)主站的 命令幀。

5.1CAN初始化程序

LPC11C14的片上CAN控制器內(nèi)含32個報文對象，每個報文對象具有仲裁位，屏蔽位，方向位，報文控制位，數(shù)據(jù)域等信息，對這些信息位進(jìn)行正確的初始化配置是CAN控制器能正常工作的關(guān)鍵。

typedefstruct

{

uint32_t id；

uint32_t dlc；

uint32_t data[8]；

}message_object；

Message_objectCall_full[32]∥CAN報文對象結(jié)構(gòu)體的定義

5.2CAN報文發(fā)送程序

CAN報文發(fā)送函數(shù)是對主站節(jié)點發(fā)送的命令幀需要應(yīng)答或響應(yīng)時調(diào)用的，其命令幀的ACK位為0為需要應(yīng)答。單幀發(fā)送時每次最多發(fā)送8個字節(jié)長度的數(shù)據(jù)，CAN報文的發(fā)送有查詢方式和中斷方式發(fā)送，本模塊采用查詢方式發(fā)送。

6Lpc2368協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊

如圖6所示的，其中LPC2368內(nèi)部以太網(wǎng)控制器驅(qū)動包括以太網(wǎng)控制器初始化、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀發(fā)送及接收。初始化主要包括清除MAC控制器的軟件復(fù)位狀態(tài)、配置物理層訪問MAC控制器的MIIM接口、選擇RMII或MII接口模式、配置發(fā)送和接收DMA引擎及描述符數(shù)組、配置MA控制器的主寄存器組和使能發(fā)送及接收數(shù)據(jù)通道。將數(shù)據(jù)打包成符合以太網(wǎng)發(fā)送幀格式的數(shù)據(jù)后,可以通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀發(fā)送函數(shù)進(jìn)行發(fā)送。

發(fā)送函數(shù)首先建立描述符及數(shù)據(jù)、使能發(fā)送數(shù)據(jù)通道,發(fā)送DMA管理器通過讀發(fā)送描述符數(shù)組來定位在發(fā)送緩沖區(qū)中要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀,并將該數(shù)據(jù)發(fā)送出去。若發(fā)送失敗,發(fā)送DMA管理器將通過寫發(fā)送狀態(tài)信息到狀態(tài)數(shù)組及中斷狀態(tài)寄存器的方式報告錯誤,用戶程序可以通過查詢狀態(tài)位 來判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功。

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接收采用中斷方式,當(dāng)收到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀或幀分片時,將會產(chǎn)生數(shù)據(jù)接收中斷,用戶程序應(yīng)該在中斷服務(wù)程序中讀取中斷狀態(tài)寄存器來判斷中斷類型以及做相應(yīng)處理。

CAN-以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件負(fù)責(zé)將CAN協(xié)議數(shù)據(jù)包以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)包格式相互轉(zhuǎn)換。CAN通信協(xié)議有四種不同的幀格式,本系統(tǒng)中使用標(biāo)準(zhǔn)幀格式。一個標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)物理傳輸幀除數(shù)據(jù)段的長度不定外,其他部分的長度都固定不變。以太網(wǎng)規(guī)定整個傳輸包的最大長度不能超過1514字節(jié),最小不能小于60字節(jié),當(dāng)數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)不足46字節(jié)時需填充；當(dāng)超過1500字節(jié)時,需拆成多個幀傳送。

系統(tǒng)初始化完成后,當(dāng)從以太網(wǎng)接收到數(shù)據(jù)包,LPC2368對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析,如果是ARP數(shù)據(jù)包,則程序轉(zhuǎn)入ARP處理程序。如果是UDP數(shù)據(jù)包且端口正確,則認(rèn)為數(shù)據(jù)報正確。數(shù)據(jù)解包后,把數(shù)據(jù)部分打包成CAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)幀格式,通過CAN控制器發(fā)送到CAN總線。反之,若從CAN總線接收到數(shù)據(jù),則將數(shù)據(jù)按照UDP協(xié)議格式打包,由以太網(wǎng)控制器發(fā)送到以太網(wǎng)上。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。