Контролер виконавчого модуля промислової мережі

 

Рис.2.1. Функціональна схема підключення давачів

З’єднувач X1 типу D-Sub призначений для підключення давачів. Всього для підключення через з’єднувач доступно 8 давачів. Для виконання поставленого завдання використовується 2 давачі горизонтального кута переміщення камери. Щоб з’єднання було надійним, використовується буфер на базі регістра SN54ALS373A фірми Texas Instruments. У регістрі DD1 існує 8 входів DI (data in), якими приймаються дані. При подані високого сигналу на вхід регістра LE дані з DI передаються на виходи DO (data out), далі дані передаються на входи МК PF0..PF7. Вхід LE регістра керується виходом PJ0 МК.

Для організації мережі використовується вбудований контролер CAN мережі в МК. Контролер CAN Stellaris відповідає версії 2.0 протоколу CAN (частини A і B). Підтримується передача повідомлень, що включає кадр даних, кадр запиту передачі, кадр помилки, кадр перевантаження з 11-розрядним ідентифікатором (базовий формат), або 29-розрядним ідентифікатором (розширений формат). Швидкість передачі програмним шляхом підіймається до 1 Мб/с.

 

Основні складові частини контролера CAN (рис. 2.2):

-керування протоколом CAN і обробник повідомлень;

-пам’ять повідомлень;

-регістри інтерфейсу CAN.

 

Рис. 2.2. Функціональна схема контролера мережі CAN

Кадр даних містить дані для передачі, тоді як кадр передачі не містить даних і використовується, щоб запросити передачу певного об'єкта повідомлення. Контролер протоколу передає і отримує послідовні дані від шини CAN і передає дані на обробник повідомлення. Обробник повідомлення завантажує цю інформацію у відповідний об'єкт повідомлення, створену на основі поточної фільтрації та ідентифікатора в пам'яті об'єкта повідомлення. Обробник повідомлень також відповідальний за генерування переривань від подій в шині CAN. Пам'ять об'єкта повідомлення – це множина 32-х ідентичних блоків пам'яті, які містять поточну конфігурацію, стан і фактичні дані для кожного об'єкта повідомлення. Доступ до блоків пам'яті отримують через будь-який інтерфейс регістру об'єкта повідомлення CAN.

Пам'ять повідомлення безпосередньо не доступна у програмно доступних регістрах Stellaris, таким чином контролер CAN Stellaris забезпечує інтерфейс, щоб зв'язатися з пам'яттю повідомлення через два набори регістрів інтерфейсу CAN для того, щоб зв'язатися з об'єктами повідомлення. До пам'яті об'єкта повідомлення не можна безпосередньо отримати доступ, таким чином ці два інтерфейси повинні використовуватися, щоб читати або записати в кожен об'єкт повідомлення. Два інтерфейси об'єкта повідомлення дозволяють паралельно отримувати доступ до об'єктів повідомлення контролера CAN, коли у складеного об'єкта може бути нова інформація, яка має бути оброблена. Взагалі, один інтерфейс використовується для передачі даних, а другий – для отримання даних.

Для обміну даними з мережею використовуються лінії CAN Tx (для передачі даних) та CAN Rx (для отримання даних). Але для передачі даних на шину CAN необхідно використовувати трансивер DD3 типу MCP2551 (рис. 2.3).

 

Рис. 2.3. Функціональна схема обміну повідомленнями між контролером та мережею

Трансивер отримує дані через лінію Тx від контролера і передає дані на контролер лінією Rx. Виходить, що трансивер виконує дві функції: приймача і передавача.

Функція передавача – у шини CAN є два стани: домінантний і рецесивний. Домінантий стан існує тоді, коли диференціальна напруга між CANH і CANL більша, ніж певна напруга (наприклад, 1.2V). Рецесивний стан існує, коли диференціальна напруга менша, ніж певна напруга (зазвичай 0V). Домінантний і рецесивний стани відповідають низькому та високому станам вхідного TXD контакту відповідно. Однак, домінантний стан, що ініціюється іншим CAN вузлом може “подавити” рецесивний стан на шині CAN.

Функція приймача – вихідний контакт RXD відображає диференціальну напругу на шині між CANH і CANL. Низький і високий рівні вихідного контакту RXD відповідає домінуючим та рецесивним станам шини CAN відповідно.

Для з’єднання з мережею CAN використовується з’єднувач Х2 типу D-Sub. Контакти на даному з’єднувачі розташовані за стандартом CiA DS-102 і показані у табл. 2.1.

Таблиця 2.1.

Розводка контактів для D-Sub під мережу CAN

КонтактКолоНайменування

1–Резерв

2CAN_LНизький рівень домінантного стану

3CAN_GNDЗемля

4–Резерв

5(CAN_SHLD)Екран (необов’язково)

6GNDЗемля (необов’язково)

7CAN_HВисокий рівень домінантного стану

8–Резерв

9(CAN_V+)Живлення (необов’язково)

Як зазначалось раніше, виконавчим пристроєм, яким буде керувати контролер, є КД. Але для розширення універсальності контролера передбачена можливість підключення додаткових виконавчих пристроїв через 8-розрядний буфер DD4 на базі регістра SN54ALS373A та з’єднувач X3 (рис. 2.4.).

  

Рис 2.4. Функціональна схема керування додатковим виконавчим пристроєм

Дані від контролера через порти PC0-PC7 передаються на вхід DI буферного регістра DD4. При надходженні сигналу керування з PG0 МК на вхід LE регістра DD4 дані передаються на вихід DО і через з’єднувач X3 на виконавчий пристрій.

Для керування КД використовується мікросхема DD5 – контролер L297 фірми STMicroelectronics. Він призначений для керування драйвером КД, що може бути побудований на базі інтегральних L298, IRFZ44 тощо. чи за допомогою набору дискретних транзисторів. L297 значно розвантажує МК в керуванні КД. Для компаратора PWM контролера L297 необхідна опорна напруга, яка подається на аналоговий вхід Vref. Безпосереднє керування драйвером здійснюється через лінії A, B, C, D контролера L297, тобто 4 фази, які заведені на з’єднувач X4 типу D-Sub (рис. 2.5).

 

Рис.2.5. Функціональна схема