基于MCP2510通信芯片的多功能污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

田海燕 張洪波

摘要：本文闡述了基于MPC2510芯片的多功能輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的CAN通信設(shè)計(jì)，詳細(xì)說(shuō)明了CAN通信在實(shí)現(xiàn)多個(gè)探頭對(duì)接主機(jī)通信上的軟件具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：CAN;MSP430F5659;協(xié)議;MPC2510

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）09-0023-03

0 引言

多功能污染監(jiān)測(cè)儀主要用于自動(dòng)測(cè)量不同物品表面的α、β輻射水平，當(dāng)輻射水平達(dá)到報(bào)警閾值后，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警。內(nèi)置25種類(lèi)核素，根據(jù)不同的場(chǎng)所可以選擇不同的核素進(jìn)行測(cè)量。此外，儀器具有測(cè)量數(shù)據(jù)保存功能，可以記錄測(cè)量中產(chǎn)生的基本信息。多功能污染監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)由多功能污染監(jiān)測(cè)儀主機(jī)，手持式α輻射探頭、手持式β輻射探頭、高量程劑量率探頭、超高量程劑量率探頭、地面污染測(cè)量探頭、輻射探測(cè)模塊（內(nèi)置）組成。多功能污染監(jiān)測(cè)儀主機(jī)可搭配不同的探頭，實(shí)現(xiàn)α、β等不同放射性沾染檢測(cè)，同時(shí)可搭載水下探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)水下25m處γ劑量率測(cè)量。多功能污染監(jiān)測(cè)儀主機(jī)又由主控制板，液晶屏，高壓模塊，電池等組成，如圖1所示。

系統(tǒng)里最重要的功能就是多功能主機(jī)對(duì)外部各種探頭的自適應(yīng)識(shí)別功能，在不同的使用環(huán)境中，選擇不同的外接探頭實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的測(cè)量功能。這依賴(lài)于通信中的可靠協(xié)議與通信芯片的選擇。本文就先詳細(xì)介紹系統(tǒng)中外部探頭和主機(jī)之間的CAN通信的實(shí)現(xiàn)。

1 MCP2510概述

Mcp2510是Microchip Technology Inc.（美國(guó)微芯科技有限公司）生產(chǎn)的一款控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）協(xié)議控制器，完全支持CAN總線(xiàn)V2.0A/B技術(shù)規(guī)范。CAN協(xié)議引擎的功能是處理所有總線(xiàn)上的報(bào)文發(fā)送和接收。報(bào)文發(fā)送時(shí)，首先將報(bào)文裝載到正確的報(bào)文緩沖器和控制寄存器中。利用控制寄存器位，通過(guò)SPI接口或使用發(fā)送使能引腳均可啟動(dòng)發(fā)送操作。通過(guò)讀取相應(yīng)的寄存器可以檢查通信狀態(tài)和錯(cuò)誤。任何在CAN總線(xiàn)上偵測(cè)到的報(bào)文都會(huì)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，然后與用戶(hù)定義的濾波器進(jìn)行匹配，以確定是否將其轉(zhuǎn)移到兩個(gè)接收緩沖器之一中。

2 MCP2510通信功能設(shè)計(jì)

2.1 控制器的選擇

控制器選用的德州儀器（TI）的MSP430TM系列超低功耗微控制器MSP430F5659。MCP2510通信芯片通過(guò)SPI接口與MSP430F5659進(jìn)行通信。外部數(shù)據(jù)和命令通過(guò)SI引腳傳送到器件中，而數(shù)據(jù)在SCK時(shí)鐘信號(hào)的上升沿傳送進(jìn)去。MCP2510在SCK下降沿通過(guò)SO引腳發(fā)送接收數(shù)據(jù)中斷信號(hào)INT綁定在MSP430F5659的外部中斷端口上[1]。

2.2 軟件流程圖

如圖2所示，過(guò)程監(jiān)控模塊是設(shè)備軟件的核心模塊，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)過(guò)程中的運(yùn)行監(jiān)控功能，通過(guò)CAN口下發(fā)控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)探頭的監(jiān)測(cè)控制，在設(shè)備監(jiān)測(cè)過(guò)程中，能夠?qū)μ筋^反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整監(jiān)測(cè)，使監(jiān)測(cè)人員可以隨時(shí)掌握監(jiān)測(cè)狀態(tài);同時(shí)，能夠?qū)y(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。所以，下面就對(duì)CAN通信的軟件實(shí)現(xiàn)具體過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

2.3 MCP2510控制器的通信軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)時(shí)，首先通過(guò)SPI口操作對(duì)MCP2510的相應(yīng)發(fā)送，接收寄存器等進(jìn)行配置。

3 MCP2510 CAN控制器在多功能輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上的應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 CAN通信方式的構(gòu)思

協(xié)議采用CAN2.0B擴(kuò)展幀[2]，其格式如表1所示：為了自適應(yīng)識(shí)別外部的6種探頭，協(xié)議中給各探頭分配了不同的目的地址，在開(kāi)機(jī)時(shí)，主機(jī)通過(guò)廣播的方式對(duì)各探頭的地址進(jìn)行輪訓(xùn)，判斷與主機(jī)相聯(lián)接的探頭類(lèi)型。

在軟件上考慮到各探頭的控制參數(shù)特性，制定出兼容的協(xié)議，將程序模塊化設(shè)計(jì)，從不同的程序入口執(zhí)行對(duì)應(yīng)的探頭應(yīng)用程序。對(duì)具體的探頭，程序自帶核素庫(kù)，同時(shí)具有“多樣性”和“排他性”，確保誤操作選擇錯(cuò)誤的核素庫(kù)時(shí)探頭報(bào)錯(cuò)，不會(huì)得到錯(cuò)誤的探測(cè)值。

3.2 CAN通信的軟件設(shè)計(jì)

3.3 應(yīng)用情況概述

本文敘述所設(shè)計(jì)的多功能輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成功形成產(chǎn)品，供應(yīng)給XX核電站。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用測(cè)試，通信可靠，功能強(qiáng)大，得到核電站人員的廣泛好評(píng)。

4 結(jié)語(yǔ)

MCP2510 CAN通信模塊可以用于擴(kuò)展不帶CAN功能模塊的MCU，在不使用通信功能時(shí)，可以關(guān)閉外設(shè)芯片以達(dá)到省電的目的。對(duì)于節(jié)省系統(tǒng)的功耗有著很大的作用。芯片小巧便于攜帶，程序安全可靠?？蓮V泛運(yùn)用于軍，民品裝備之中。

參考文獻(xiàn)

[1] [美]Joseph J.Carr.射頻電路設(shè)計(jì)（第3版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[2] 李曉倫.基于CAN總線(xiàn)的樓宇監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子元器件應(yīng)用，2006（10）：39-40+44.