简介:适合模块总线论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关模块总线开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
（北京首都国际机场北京飞机维修工程有限公司 北京 100621）
摘 要：该文介绍了一种基于CAN通信的操纵信号通信控制器,由主控板和电源板实现.主控板基于ETX模块,结合CAN总线模块、模拟量处理模块、离散量处理模块,实现了控制器的通信功能.电源模块对机上输入电源进行处理后,为主控板提供电源.此外设计及实施过程中考虑了电磁兼容性,完成了该通信控制器军用级产品化设计,保证了整个系统的高可靠性、高安全性及高环境适应性.
关键词：ETX模块 CAN总线 电磁兼容
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)10(c)-0029-02
目前舰船的主要操纵控制信号包括离散量、模拟量及CAN总线信号,通信控制器需要实现将这些信号发送于显示器进行显示,同时转发给其他设备的功能.已有的实验方案为信号转发及显示功能均由PC104实现,该方案缺点为舰船上电压不稳时,PC104断电,引起通信功能中断.本设计由CPLD加ETX实现,电压不稳时,信号转发功能仍能由CPLD实现,同时ETX模块相比PC104,实现了核心功能,精简了多余功能,因此系统更为稳定.
1.系统总体设计
通信控制器通过多种接口形式（CAN总线、模拟量、开关量）与相应交联设备通信,完成对船舶操纵系统的状态采集及操控功能,同时将相关状态信息通过触屏设备输出.
控制器内部由主控板和电源板组成,如图1.
主控板采用ETX模块作为核心处理单元.整个硬件系统由标准接口和非标准扩展模块两大部分组成.标准接口主要包括VGA、论文范文、鼠标、USB及以太网等多种计算机标准接口.非标准接口包括6个不同的子功能模块,分别是控制单元模块(CPLD)、离散量采集模块、离散量发生模块、模拟量采集模块、模拟量发生模块、CAN总线模块和外部同步时钟模块.这两个部分接口通过 ETX模块的ISA信号组连接,从而构成一个完整系统.
1.1 ETX模块
ETX模块处理来自功能板其他模块的数据信息,包括：对输入的模拟量作采样,对CAN模块输入的信息作解析,通过I/O口控制离散量数据,输出CAN数据及模拟量信息.并提供标准接口主要包括CF卡、VGA、USB、串口1和串口2、鼠标、论文范文等多种计算机标准接口.
ETX模块选用控创公司的产品ETX-LX.ETX-LX是一款高集成和快速计算机模块,具有极低的功耗.该模块使用了AMD LX800处理器,适用于有限空间,无需使用主动散热的板卡.它还充分利用了全新ETX3.0规格的优点,拥有2个串行ATA端口.ETX-LX附带四个USB接口及一个网口,可满足论文范文、鼠标、USB接口及网口的接口要求.ETX-LX提供两个SATA接口,本模块外接16G固态盘,提供强大的数据存储能力.
1.2 CAN总线模块
CAN总线模块电路主要由CPLD、CAN控制器、总线收发器及隔离器等组成.为了降低各种原因引起的收发器的电气损坏,采用CAN通信网络的冗余.电路中采用Philips公司生产的SJA1000控制器和与其配套的TJA1050收发器进行CAN通信,并按照CAN总线物理层协议选择总线介质,设计布线方案,连接成CAN网络.如图2.
CAN总线控制电路.CAN通信控制器SJA1000是CAN总线接口电路的核心[1],通过它实现上位机与现场微处理器之间的数据通信,并完全支持CAN2.0B协议.SJA1000主要完成CAN的通信协议,而CAN总线收发器的主要功能是增大通信距离,提高系统的瞬间抗干扰能力,保护总线,降低射频干扰（RFI）,实现热防护等.其中SJA1000通过AD地址数据复用脚通过ISA总线接收来自ETX的数据,通过内置CAN控制器把数据转换成CAN信号.JS164245数字芯片用于完成SJA1000芯片与CPLD芯片间的电平转换,CPLD芯片用于CAN总线与ISA总线通信并模拟SJA1000的控制时序.
CAN收发器电路.TJA1050是CAN控制器与物理总线间的接口,可以提供对总线的差动发送和接收能力,与IS011898标准完全兼容,并具有抗瞬间干扰、保护总线的能力.为了提高系统的可靠性和抗干扰能力,在CAN控制器和CAN收发器之间采用光耦6N137进行隔离[2].
（1）模拟量处理模块
模拟量采集采用AD620差分放大器进行数据采集,并通过16位的ADS8568器件进行模数转换,保证采样进度.
模拟量输出电路中采用DAC 8412作为数模转换芯片并经过一级运放后输出.
（2）离散量处理模块
开关量输入、输出电路的电气隔离用TLP627实现.TLP627的集极-发射极耐压VCEO等于300V,最大输出电路IC等于150mA,满足输出驱动要求.
电源板设计
电源设计时着重考虑以下要求：
1.）采用模块化设计,使用成熟的电路提高产品可靠性；
2.）间接防雷、尖峰抑制、瞬变抑制、欠压保护、储能设计；
3.）EMC电磁兼容性设计；
按此要求设计的供电电源内部模块框图见图3所示.供电电源主要包括输入处理模块和供电模块2个部分组成.
（1）输入处理模块
输入处理模块对机上输入电源进行处理,处理内容主要包括防雷、防尖锋、浪涌、防反、滤波等几个部分.
所选用的压敏电阻MYG20G10K560的最大通流量为1000A,最大允许回路电压45V,压敏电压（50V～62V）,能够满足防雷的设计要求.
所选用的浪涌抑制器能吸收80V/100ms的能量,并将输出电压钳制在24V,同时它具有良好的导通特性,线路损耗仅25mV/A的压降,发热小,同时该模块表现的失效模式为开路,同时浪涌抑制器输出也可以钳制600V/10us的尖峰电压.
(2)供电模块
供电电源模块选取VPT公司的产品,输入电压为15V～40V满足产品供电要求.DC/DC电源转器具有高可靠性,具有良好的电磁兼容特性和高抗干扰性,体积小且能实现高效运转,并且在-55℃～+125℃范围内能够正常工作,满足GJB181-1986的要求.DV系列的电源转换器的基本开关频率高于300kHz,内无噪声源,输入电压范围在24V左右,输出电流均大于额定输出电流,满足设计要求.
(1)电磁兼容性设计
产品从电磁屏蔽[3]、干扰滤波、印制板布线、电缆布线和有效接地等方面进行电磁兼容适应性设计.
①电磁屏蔽
从机箱结构、连接器、电缆等方面采取多种屏蔽措施,保证具有较高屏蔽效能的屏蔽机箱设计.
(a)机箱采用金属导电材料,最大程度地屏蔽外部对产品内部电路的辐射影响；保证机箱缝隙接触面之间的接触面积,使用合适数量的螺钉,并在机箱的接缝、过眼、开口、连接器与机箱连接处采取导电胶等屏蔽密封措施,保证机箱的屏蔽连续性.
(b)要求连接电缆束外部加装屏蔽金属网,屏蔽层用360°方法端接至电缆插头壳体处,保证外部电缆屏蔽层与电缆插头的导电连续性.电缆插头与设备插座之间、设备机箱与插座之间也做连续导电处理.数据通信总线采用屏蔽双绞线,敏感的弱电信号线也使用独立屏蔽线.
②干扰滤波
采用电源滤波来有效地抑制电源线上的干扰信号,对易受干扰的信号在硬件和软件上均进行滤波.
(a)根据设备的额定工作电压、电流和频率,选择合适的EMI电源滤波器,安装在电源线入口处,缩短引线长度,尽可能滤除沿着电源线入侵的电磁干扰,滤波器外壳与机箱屏蔽壳地之间有良好的搭接.
(b)采用瞬态干扰抑制器衰减线路上的浪涌电压信号.
(c)外部接口信号如RS232总线、CAN总线、开关信号等,根据不同信号类型在硬件上加滤波旁路电容.
③电缆及印制板布线
(a)电缆布线
将内部接线按电源输入线、电源输出线、通信线、开关信号线等进行分类,采用不同的连接器,并将内部导线按分类制作为不同的线束,进行合理布线.
(b)印制板布线
①元器件的位置按电源、数字及模拟电路、速度高低、电流大小等进行分组,以免相互干扰.
②增加印制线间的距离,易敏感信号印制线之间安插一条地线作为线间的隔离,减少导线环路面积,减少导线的长度,增加导线的宽度,印制布线平缓过渡,从而减少印制线路板对高频信号的感应、串扰和波形在传输中的畸变.
接地方式
接地类型有三种：屏蔽接地、滤波器接地和抗干扰接地,通过搭接来实现有效接地[4].本电路中有四种地搭接：机壳地、屏蔽地、电源地和信号地（含数字地和模拟地）.
(a)机壳地：机箱壳体有搭接卡锁,使用搭接线将设备机壳地与飞机结构体有效电连接；EMI电源滤波器外壳和机箱壳体有效电连接.
(b)屏蔽地：信号需要屏蔽抗干扰接地时,在连接器上留有屏蔽地的位置,用连接器外壳作为屏蔽地.
(c)电源地、数字地、模拟地分开.电源的回线在设备内不能接机箱壳体.
总线隔离模块:32 第十八讲 I2C总线 AT24C02 模块创新视频教程-2 C语言视频教程
2.结语
本论文设计的通信控制器由CPLD加ETX模块及其他专用通信模块实现系统通信功能,在设计过程及元器件选用时充分考虑了环境要求、电磁兼容性要求,系统设计满足相关国军标要求,适合于舰船、航空领域,有很好的实用价值.
参考文献
[1]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京：航空航天大学出版社,2001.
[2]邓婕.CAN总线通信原理分析[J].电子设计工程,2012（7).
[3]朱柯,郑建飞.电子产品的电磁兼容控制和设计[J].电子质量,2001(7）.
[4]陈伟华.电磁兼容实用手册[M].北京机械工业出版社,2000.
总结：本文是一篇关于模块总线论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
总线隔离模块引用文献:
[1] 模块化论文范文 模块化有关大学毕业论文范文2000字
[2] 模块化论文范文 模块化方面学年毕业论文范文3000字
[3] 模块化设计论文范文 关于模块化设计参考文献格式范文10000字
