CN102053614A - 基于can总线多路信号转换与传输装置及方法 - Google Patents
基于can总线多路信号转换与传输装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102053614A CN102053614A CN2011100036245A CN201110003624A CN102053614A CN 102053614 A CN102053614 A CN 102053614A CN 2011100036245 A CN2011100036245 A CN 2011100036245A CN 201110003624 A CN201110003624 A CN 201110003624A CN 102053614 A CN102053614 A CN 102053614A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- control chip
- signal
- liquid crystal
- crystal display
- main control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本发明提供的是一种基于CAN总线多路信号转换与传输装置及方法。由信号采集单元、CAN通信单元及液晶显示单元组成，信号采集单元包含两组，每组由三路绝对式光电轴角编码器和主控芯片构成，主控芯片的SSC接口模块通过一个多路选通器与三路绝对式光电轴角编码器相连接，主控芯片的内置CAN模块与CAN通信单元的驱动端连接，驱动端通过CAN总线与CAN通信单元的接收端相连，接收端与液晶显示单元的控制芯片的内置CAN模块连接，液晶显示单元的控制芯片与LCD液晶显示器相连接。本发明能够快速、准确、稳定的把同步串行信号转换成CAN信号，再通过CAN总线进行传输，能保证螺距角信号传输的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种信号转换远距离传输装置。本发明也涉及一种信号转换远距离传输方法。特别涉及潜器全方位推进器螺距检测信号的转换及远距离多节点同时通信装置及方法。
背景技术
全方位推进器是一种新型的特种推进装置，其桨叶旋转一周的过程中，通过桨叶螺距角的周期性变化，使其不仅产生与桨轴平行的轴向推力，也能在侧向产生推力。因此，使用全方位推进器除了可以实现普通螺旋桨推进器可以实现的功能外，还可以实现横向和垂直方向的运动，可以省去横向和垂向的槽道推进器，大大减轻潜器重量，改善潜器结构和布局。正因为全方位推进器是通过改变螺旋桨螺距角来产生任意方向推力的，所以对螺距角进行准确的检测和反馈成为对全方位推进器进行控制的关键，如何实现成为亟待解决的问题之一。
全方位推进器在实际应用中通常是两个全方位推进器分别位于潜器头尾，通过二者相互配合可以实现潜器六自由度的运动以及悬停、翻转等特殊运动。每个全方位推进器有三路螺距检测信号，各路信号由绝对式光电编码器检测，以同步串行信号形式输出。但同步串行信号存在着传送距离短、速率低、极易受到干扰的缺点，无法保证螺距检测的准确性与可靠性。此外，两个全方位推进器向上位机传送数据需要有一个传输协议，防止数据传输冲突。
工程上通常采用CAN总线，RS-485总线等实现数据的远距离传输。目前应用十分广泛的CAN总线其直接通信距离最远可达10km，最高通信速率可达1Mbps，且拥有国际通用的通信协议。
专利申请号为200610041220.4的专利文件中，提供了一种CAN信号传输结构，包括CAN驱动芯片，以及CPLD(大规模可编程逻辑器件)。采用CPLD实现CAN信号的中继，以满足长距离工程施工和使用中对高可靠性、长距离传输的要求。
哈尔滨工程大学的祝发业在硕士研究生论文《全方位推进器实验平台数据采集系统研究》中给出了一种全方位推进器数据采集系统的设计方案。该系统由主单片机完成传感器的数据采集和数据传输，工控PC机负责系统控制，向主单片机发送指令，主单片机与PC机之间采用串行无线通讯方式。最终由工控PC机实现数据实时显示，完成数据监控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能保证螺距检测信号传输的准确性与可靠性的基于CAN总线多路信号转换与传输装置。本发明的目的还在于提供一种基于CAN总线多路信号转换与传输方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的基于CAN总线多路信号转换与传输装置由信号采集单元、CAN通信单元及液晶显示单元组成，信号采集单元包含两组，每组由三路绝对式光电轴角编码器和主控芯片构成，主控芯片的SSC接口模块通过一个多路选通器与三路绝对式光电轴角编码器相连接，主控芯片的内置CAN模块与CAN通信单元的驱动端连接，驱动端通过CAN总线与CAN通信单元的接收端相连，接收端与液晶显示单元的控制芯片的内置CAN模块连接，液晶显示单元的控制芯片与LCD液晶显示器相连接。
本发明的基于CAN总线多路信号转换与传输方法为：多路信号转换与传输装置由信号采集单元、CAN通信单元及液晶显示单元组成，信号采集单元包含两组，每组由三路绝对式光电轴角编码器和主控芯片构成，主控芯片的SSC接口模块通过一个多路选通器与三路绝对式光电轴角编码器相连接，主控芯片的内置CAN模块与CAN通信单元的驱动端连接，驱动端通过CAN总线与CAN通信单元的接收端相连，接收端与液晶显示单元的控制芯片的内置CAN模块连接，液晶显示单元的控制芯片与LCD液晶显示器相连接；各路三路绝对式光电轴角编码器分别检测全方位推进器各个桨叶的螺距角值并编码；三路绝对式光电轴角编码器以同步串行信号形式输出螺距角值；多路选通器负责选通各路同步串行信号，并输出给主控芯片；主控芯片采集同步串行信号处理得到数据、并将数据通过主控芯片内置的CAN模块以TTL电平信号的形式送出；CAN驱动端将主控芯片送出的TTL电平信号转换为CAN差分信号，并送入CAN总线进行远距离的传输；CAN信号接收端将接收到的差分信号转变回为TTL电平信号送入液晶显示单元的控制芯片的内置CAN模块；液晶显示单元的控制芯片对两路的CAN节点信号进行采集，处理得到的数据并驱动LCD液晶显示器显示相应的螺距角值。
本发明的特点主要体现在：
1、针对同步串行信号传输速率低、易受干扰、不宜远距离传输的缺点，本发明提出了“先转换后传输”的设计方案，首先采用SSC(SPI)接口模块对三路同步串行信号进行采集，并将采集的信号转换为相应的螺距角值。然后通过CAN总线进行远距离传输，避免了外部干扰，保证螺距角信号传输的准确性。
2、可以采用高性能的英飞凌8位单片机XC858CA作为主控芯片。XC858CA集成度高、片内资源丰富，可适应各种恶劣环境，满足螺距信号检测转换的功能要求，同时简化了系统结构。
3、信号采集单元采用SSC(SPI)接口模块实现对三路同步串行信号的同时采集。所用光电编码器的同步串行信号输出接口符合SSC接口定义。数据选择器的C1、C2、C3分别接三路编码器，作为螺距检测信号的接收端；单片机的I/O口P5.3提供三路编码器的MOE锁存信号；P5.0、P5.1分别接数据选择器的A、B端，作为数据选通控制信号；SSC模块的SCK提供同步时钟信号；MRST则接数据选择器的Y端，负责接收螺距检测信号。即可实现对三路光电编码器信号的SSC采集。SSC接口模块强大的硬件功能可以极大地减少对软件资源的占用，可以释放更多的软件资源来实现其他功能。
4、利用CAN总线适合多节点同时通信、传输速度快、传输距离远、抗干扰能力出众等优点，来实现同时对两组(每组三路)螺距检测信号进行同步采集和转换。在满足螺距信号多路转换、多节点实时通信、远距离传输的要求基础上简化了系统结构，同时降低对系统软件资源的占用。
本发明中的螺距信号转换与传输系统具有多路转换、实时输出、功耗低、可靠性好、寿命长、结构简单、坚固等特点，可以配备潜器全方位推进器，保证螺距检测信号传输的准确性和可靠性；能够实时显示螺距角值，使工作人员能够更直观的掌握螺距角的变化情况。螺距信号转换与传输系统的使用可以解决潜器全方位推进器螺距检测信号传输方面存在的问题，提高螺距角信号反馈的准确性，对提高全方位推进器对潜器的控制精度具有一定意义。
附图说明
图1螺距信号转换与传输系统结构框图；
图2螺距信号转换与传输系统工作流程图；
图3螺距信号转换与传输系统组成图；
图4绝对式轴角光电编码器工作时序图；
图5信号采集单元原理图；
图6CAN通信单元原理图；
图7液晶显示单元原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明如下：
结合图1，系统结构整体上分为信号采集单元、CAN通信单元及液晶显示单元三部分。信号采集单元主要完成螺距信号的检测、编码以及信号的处理、转换等工作；CAN通信单元主要完成数据信号的转换、远距离传输等工作；液晶显示单元主要完成信号的处理及显示等工作。
结合图2，基本步骤大体分为三部分，分别是数据信号的采集、数据信号的传输及数据信号的显示。具体来说，三路绝对式光电轴角编码器检测全方位推进器三个桨叶的螺距角值并编码，然后以同步串行信号形式输出；多路选通器选择同步串行信号，并输出给信号采集单元的主控芯片一(主控芯片二)；主控芯片一(主控芯片二)采集多路选通器输出的同步串行信号，经过数据处理后，将得到的数据通过芯片内置的CAN模块送出；CAN通信单元的CAN驱动端将送入的串行的TTL电平信号转换为标准CAN差分信号送入CAN总线进行远距离传输，CAN信号接收端将接收到的差分信号转变回为TTL电平信号送入主控芯片三；液晶显示单元的主控芯片三将得到的数据转换为螺距角值对应的ASCII码并驱动液晶显示器显示相应的螺距角值。
结合图3，其中角度传感器U1、U8为三路绝对式光电轴角编码器，多路选通器U2、U9采用74LS153芯片，主控芯片U3、U6、U10为英飞凌8位单片机SAF-XC858CA-16FFI，CAN收发器(CAN驱动端U4、U11及CAN接收端U5)采用TLE6250G芯片、液晶显示单元主控芯片U6同样为SAF-XC858CA-16FFI单片机、液晶显示模块U7采用MS25664A。
结合图4，编码器工作时由主控制器提供编码器数据锁存信号MOE；该信号在非读取数据时应保持高电平；在读取数据时，将信号置为低电平，并在读取数据时保持低电平；数据读取结束，该信号置为高电平。编码器在MOE的下降沿锁存码盘在该点的数据并输出。编码器数据输出为同步串行数据输出，先低位后高位，同步时钟频率20KHz，同步脉冲由主控制器提供。在同步脉冲下降沿编码器将数据输出，在同步脉冲上升沿主控制器将数据读入，每次读数主控制器应发出14个脉冲，接口信号电平为TTL电平。
结合图5，对于同步串行信号的采集，采用单片机集成的串行外设接口(SSC)配合双四选一数据选择器74LS153来实现。数据选择器的C1、C2、C3分别接三路编码器，作为螺距检测信号的接收端；单片机的I/O口P5.3提供三路编码器的MOE锁存信号；P5.0、P5.1分别接数据选择器的A、B端，作为数据选通控制信号；SSC模块的SCK提供同步时钟信号；MRST则接数据选择器的Y端，负责接收螺距检测信号。
结合图6，本发明选用TLE6250G芯片作为CAN收发器来设计数据通信单元，匹配电阻选用120欧姆。
结合图7，由于本发明选用的单片机的引脚资源丰富，因此液晶显示模块MS25664A与单片机之间的连接采用直接访问的方式。对于本设计来说，就是单片机的P5.0～P5.7分别接液晶显示器的数据输入输出引脚DB0～DB7。P0.0～P0.4依次接控制引脚R/W、E1、E2、RS、/RST。这样在编程时就可以将液晶显示器作为I/O设备统一编址，编写程序也相对简单一些。
Claims (2)
1.一种基于CAN总线多路信号转换与传输装置，由信号采集单元、CAN通信单元及液晶显示单元组成，其特征是：信号采集单元包含两组，每组由三路绝对式光电轴角编码器和主控芯片构成，主控芯片的SSC接口模块通过一个多路选通器与三路绝对式光电轴角编码器相连接，主控芯片的内置CAN模块与CAN通信单元的驱动端连接，驱动端通过CAN总线与CAN通信单元的接收端相连，接收端与液晶显示单元的控制芯片的内置CAN模块连接，液晶显示单元的控制芯片与LCD液晶显示器相连接。
2.一种基于CAN总线多路信号转换与传输方法，其特征是：多路信号转换与传输装置由信号采集单元、CAN通信单元及液晶显示单元组成，信号采集单元包含两组，每组由三路绝对式光电轴角编码器和主控芯片构成，主控芯片的SSC接口模块通过一个多路选通器与三路绝对式光电轴角编码器相连接，主控芯片的内置CAN模块与CAN通信单元的驱动端连接，驱动端通过CAN总线与CAN通信单元的接收端相连，接收端与液晶显示单元的控制芯片的内置CAN模块连接，液晶显示单元的控制芯片与LCD液晶显示器相连接；各路三路绝对式光电轴角编码器分别检测全方位推进器各个桨叶的螺距角值并编码；三路绝对式光电轴角编码器以同步串行信号形式输出螺距角值；多路选通器负责选通各路同步串行信号，并输出给主控芯片；主控芯片采集同步串行信号处理得到数据、并将数据通过主控芯片内置的CAN模块以TTL电平信号的形式送出；CAN驱动端将主控芯片送出的TTL电平信号转换为CAN差分信号，并送入CAN总线进行远距离的传输；CAN信号接收端将接收到的差分信号转变回为TTL电平信号送入液晶显示单元的控制芯片的内置CAN模块；液晶显示单元的控制芯片对两路的CAN节点信号进行采集，处理得到的数据并驱动LCD液晶显示器显示相应的螺距角值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100036245A CN102053614A (zh) | 2011-01-10 | 2011-01-10 | 基于can总线多路信号转换与传输装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100036245A CN102053614A (zh) | 2011-01-10 | 2011-01-10 | 基于can总线多路信号转换与传输装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102053614A true CN102053614A (zh) | 2011-05-11 |
Family
ID=43958032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011100036245A Pending CN102053614A (zh) | 2011-01-10 | 2011-01-10 | 基于can总线多路信号转换与传输装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102053614A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105739377A (zh) * | 2015-12-26 | 2016-07-06 | 惠州市蓝微新源技术有限公司 | 利用单片机普通i/o收发can数据信息的电路及控制方法 |
| CN113204221A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-03 | 中电科机器人有限公司 | 基于光通信的多关节电机驱控与通信系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1987560A (zh) * | 2005-12-23 | 2007-06-27 | 上海派恩科技有限公司 | Can总线可编程显示装置 |
| CN201218959Y (zh) * | 2008-07-14 | 2009-04-08 | 上海派芬自动控制技术有限公司 | Can总线数据记录仪 |
| CN101907468A (zh) * | 2010-07-02 | 2010-12-08 | 哈尔滨工程大学 | 潜器全方位推进器三通道螺距检测转换装置 |
| CN201673395U (zh) * | 2010-04-01 | 2010-12-15 | 常州机械电子工程研究所 | 一种通用型建筑机器控制系统 |
-
2011
- 2011-01-10 CN CN2011100036245A patent/CN102053614A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1987560A (zh) * | 2005-12-23 | 2007-06-27 | 上海派恩科技有限公司 | Can总线可编程显示装置 |
| CN201218959Y (zh) * | 2008-07-14 | 2009-04-08 | 上海派芬自动控制技术有限公司 | Can总线数据记录仪 |
| CN201673395U (zh) * | 2010-04-01 | 2010-12-15 | 常州机械电子工程研究所 | 一种通用型建筑机器控制系统 |
| CN101907468A (zh) * | 2010-07-02 | 2010-12-08 | 哈尔滨工程大学 | 潜器全方位推进器三通道螺距检测转换装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105739377A (zh) * | 2015-12-26 | 2016-07-06 | 惠州市蓝微新源技术有限公司 | 利用单片机普通i/o收发can数据信息的电路及控制方法 |
| CN105739377B (zh) * | 2015-12-26 | 2017-03-29 | 惠州市蓝微新源技术有限公司 | 利用单片机普通i/o收发can数据信息的电路及控制方法 |
| CN113204221A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-03 | 中电科机器人有限公司 | 基于光通信的多关节电机驱控与通信系统 |
| CN113204221B (zh) * | 2021-04-29 | 2022-07-29 | 中电科机器人有限公司 | 基于光通信的多关节电机驱控与通信系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205293077U (zh) | 无人机系统 | |
| CN203838515U (zh) | 一种编码器信号采集装置 | |
| CN201477579U (zh) | 一种基于fpga技术的光纤传输usb信号的装置 | |
| CN104632199A (zh) | 基于高温单片机的智能井井下数据采集系统 | |
| CN102053614A (zh) | 基于can总线多路信号转换与传输装置及方法 | |
| CN201647116U (zh) | 360度全方位舵角指示仪 | |
| CN201886075U (zh) | 一种电流信号采集模块 | |
| CN101394140B (zh) | 太阳能定日镜柔性差动/同步动力驱动系统 | |
| CN206133912U (zh) | 一种用于无人船的无线遥控系统及具有其的无人船 | |
| CN203626842U (zh) | 一种刨煤机运行控制系统 | |
| CN101907468A (zh) | 潜器全方位推进器三通道螺距检测转换装置 | |
| CN207226857U (zh) | 一种船用克令吊装置 | |
| CN202838035U (zh) | 一种舵机远距离数字控制器 | |
| CN202004799U (zh) | 一种无线智能传感系统 | |
| CN204856109U (zh) | 一种发动机运行无线监控系统装置 | |
| CN202631147U (zh) | 太阳能沼气发电工程监测系统 | |
| CN112591052B (zh) | 一种深海空间站用三总线复杂控制模式电气控制柜 | |
| CN201698572U (zh) | 一种用于工程机械的蓝牙无线测量系统 | |
| CN201063104Y (zh) | 一种dsp与绝对式编码器通讯及解码的装置 | |
| CN202531198U (zh) | 支架压力测量装置 | |
| CN210666763U (zh) | 加油机网关 | |
| CN202210224U (zh) | 一种船用齿轮箱的电液控制装置 | |
| CN105336153A (zh) | 基于光通信的工业现场控制装置 | |
| CN203775255U (zh) | 一种矿用信息传输接口 | |
| CN204795431U (zh) | 一种基于cpld的汇聚视频光端机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110511 |