2.1 芯片介绍

选择一款合适的MCU是系统稳定的重要保障。综合功耗、性能和价格等各种因素的考虑,本系统采用Freescale公司的MC68S08QG8(以下简称为QG8)作为系统控制信号采集的芯片。MC68S08QG8单片机采用高性能、低功耗HCS08飞思卡尔8位微控制器为内核,是一款集成度高、结构紧凑、功能丰富、适用于各种场合的低价位单片机。MC68S08QG8除了提供Freescale丰富的外围接口与HCS08内核卓越性能的多功能组合外,还包括更长的电池寿命(即使工作电压低至1.8 V,也能发挥最大效能)、业界领先的Flash技术、3个通信接口(SCI、SPI和IIC)以及创新的开发支持等其他系列单片机不可比拟的优势。

基于CAN智能节点和MC68S08QG8微控制器实现温室测控系统的设计

智能节点中CAN控制器完成了CAN协议中数据链路层和物理层的所有功能,保证通信质量。本系统选用了一种独立的CAN协议控制器——Microchip公司的MCP2515。MCP2515完全支持CAN V2.0B技术规范,MCP2515还包含3个发送缓冲器和2个接受缓冲器,减少了单片机的管理负担。与传统上使用的CAN控制器SJA1000相比较,它与MCU的连接是通过行业标准串行外设接口(SPI)来实现的,这样可以减少芯片使用的引脚,简化CAN总线的电路的连接,提高了系统稳定性。

CAN总线收发器提供CAN控制器与物理总线之间的接口,是影响CAN总线网络安全性、可靠性和电磁兼容性的主要因素。本系统采用Phlips公司的TJA1050作为总线收发器。TJA1050有两种工作模式:高速和待机,其中待机模式可以防止由于CAN控制器失控而造成的网络阻塞。并且在TJA1050中还设计了一个超时定时器,用以对TXD的低电压(此时CAN总线上为显性位)进行监视。该功能可以避免由于系统硬件或者软件故障而造成TXD端长时问为低电位时总线上所有其他节点也将无法通信的情况出现。这也是FJA1050与82C250相比较之后最大的改进地方。

2.2 智能节点硬件电路

基于CAN智能节点和MC68S08QG8微控制器实现温室测控系统的设计

智能节点最小系统硬件电路如图3所示,主要的连接有以下3个方面:

1)QG8的SPI接口使用4条信号线:主机输出低有效片选信号线 、主机输出线SPSCK、主机输出/从机输入数据线MOSI以及主机输入/从机输出数据线MISO,分别于MCP2515的、SCK、SI、SO引脚连接。QG8的与MCP2515的中断引脚相连,可以通过中断来提高系统实时性。

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