便携式CAN总线接口转换卡的电气结构原理框图如图2所示,它由电源模块、CAN通信接口电路、串口电平转换电路、缓存和LCD模块组成。
3.1 CAN通信接口电路
系统硬件以Philips公司的SJA1000型CAN总线控制器为核心,它是一款独立的CAN总线控制器,主要用于工业环境中。它也是Philips半导体PCA82C200型CAN控制器(Basic CAN)的替代产品,经过简单总线连接的SJA1000可完成CAN总线的物理层和数据链路层的所有功能。SJA1000由CAN核心模块、发送缓冲区、接口FIFO、验收滤波器和接口管理逻辑组成。CAN核心模块主要负责CAN信息帧的收发和CAN协议的实现,接口管理逻辑负责SJA1000与主控制器的接口。在进行数据传输时,主控制器把标识符和数据送入发送缓冲区后请求发送,从而启动CAN核心模块读取发送缓存区中的数据,再按CAN协议封装成完整的CAN信息帧,通过收发器发往总线,发送缓存区的容量为13字节。验收滤波器单元对接收到的信息进行处理后送到接收FIFO中,接收FIFO为64字节。PCA82C250型CAN总线收发器是CAN控制器与物理总线之间的接口,它提供了CAN控制器向总线的差动发送、接收能力。该收发器依靠引脚8 (RS)的不同连接可以选择3种不同的工作方式:高速、斜率控制和待机方式。通过RS引脚对地连接的电阻器可对总线进行斜率控制,斜率正比于引脚RS上的电流输出。对于传输速率要求较高的应用场合,通常将引脚8直接接地以选择高速方式。在此方式下,发送器输出晶体管简单地以尽可能快的速度启闭,不采取任何措施限制上升和下降斜率,因此必须采用屏蔽电缆以避免射频干扰。CAN控制器的发送和接收端口分别通过1个光电隔离电路与PCA82C250连接,有效地抑制了总线引入的干
扰。
3.2 串口电平转换模块
在本设计中,MSP430F449只用1个USART接口,而CAN转换卡集成了RS232、RS485 2个通信模块,设计中通过DIP开关选择接口类型。RS232和RS485串口电平转换模块分别选用Maxim公司的MAX3221和MAX3485。
3.3 电源模块
整个系统除由锂电池供电外,还可以用小型变压器等外部电源供电,以满足不同场合的需求。选用TPS7333作为MSP430F449的稳压电源输出3.3V 的系统供电电压。为保证数据正常传输,电源电路中还配有bq24012型电池充电管理电路,以便在电池电量较低、可能会影响正常数据传输时及时报警,提醒更换电池或充电。
3.4 缓存和LCD模块
为了节省PC的工作时间,设计时用TMS44400型动态存储器扩展动态存储区间,传输数据时首先读取报头信息以决定是实时传输还是缓存操作。MSP430F449带有液晶驱动模块,设计中选用东显公司的 EDS805型液晶显示模块,用它实时显示系统的状态特性、数据的传输速度、剩余时间等,它还可以进行电源欠压报警。