CN107219319B - 具有can口的二极管阵列检测器及液相色谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有CAN口的二极管阵列检测器及液相色谱仪，具有CAN口的二极管阵列检测器包括：DSP芯片和CAN控制器，所述CAN控制器连接到DSP芯片，二极管阵列检测器还包括：时钟延时部件，分别与所述DSP芯片和CAN控制器相连接，用于按预设时间将DSP芯片输出的时钟信号进行延时，并将延时后的时钟信号传输至CAN控制器。本发明通过对DSP芯片的时钟信号进行延时，可以很好的解决不同机器通过CAN总线在通信过程中出现的丢包现象，很大程度上降低数据通信过程中的误码率，保证了CAN总线通信的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术，具体的讲是一种具有CAN口的二极管阵列检测器及液相色谱仪。
背景技术
高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography\HPLC)又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等。高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。
高效液相色谱仪常用检测器有：紫外可见吸收检测器、荧光检测器、示差折光检测器、电化学检测器和化学发光检测器。二极管阵列检测器(DAD)属于紫外可见吸收检测器的一种，是近几年发展的、不同于传统分析仪器所用的光电检测原理的一种新型检测器。这种检测器配合计算机处理，可以在10ms内给出被测组分的光谱以及各种定性定量数据，是一种“全息”的检测方式。
二极管阵列检测系统一般由光学系统、数据采集接口和数据处理软件三部分组成。DAD检测器的光学系统与传统的紫外检测器不同，它采用反转光路(或称反相光路)，即光源发出的光聚焦后，先通过样品池，然后由光栅进行分光，最后由光检测元件检测。由于DAD检测器采用的光检测元件扫描速度非常快，每帧图像仅需10ms，远远超过色谱流出峰的速度，因此可以作随峰扫描。这种信号经计算机处理后，可以得到三维色谱光谱图，再配合功能强大的DAD数据处理软件，我们在一次进样基础上就可以方便地实现等高线图、色谱图、光谱图的观察与计算。由于DAD检测器具有这些显著的优点，它在液相色谱技术中已经获得了越来越广泛的应用。
如图1所示，为现有技术中的DAD检测器的主控板DSP与CAN的硬件连接框图，CAN控制器选用Microchip的MCP2515，MCP2515是一款独立控制器局域网络(Controller AreaNetwork CAN)协议控制器，完全支持CAN V2.0B技术规范。该器件能发送和接收标准和扩展数据帧以及远程帧。CAN收发器选用TI公司的SN65HVD232，该芯片采用3.3V供电，超低待机功耗，高输入阻抗，CAN总线上最多可允许120个节点。MCP2515自带的两个验收屏蔽寄存器和六个验收滤波寄存器可以过滤掉不想要的报文，因此减少了DSP的开销。MCP2515与DSP的连接是通过SPORT口(synchronous serial Port)业界标准串行外设接口(SerialPeripheral Interface,SPI)来实现的。CAN控制器MCP2515的SPI读时序如图2所示，数据在SCK(串行时钟信号)的下降沿从SO(串行数据输出)脚输出至DSP。CAN控制器的SPI写时序如图3所示，命令和数据在SCK的上升沿从SI(串行数据输入)脚输出至CAN控制器。从图2中可以看出，SCK的下降沿和SO的下降沿并不在同一时刻动作，SO的下降沿要比SCK下降沿滞后一段时间；图3中亦可看出SCK的上升沿和SI的上升沿并不在同一时刻动作，SI的上升沿要比SCK的上升沿超前一段时间。
发明内容
为了增加检测装置中CAN总线的通信可靠性，减少误码率，本发明实施例提供了一种具有CAN口的二极管阵列检测器，包括：DSP芯片和CAN控制器，所述CAN控制器连接到DSP芯片，二极管阵列检测器还包括：
时钟延时部件，分别与所述DSP芯片和CAN控制器相连接，用于按预设时间将DSP芯片输出的时钟信号进行延时，并将延时后的时钟信号传输至CAN控制器。
本发明实施例中，具有CAN口的二极管阵列检测器的DSP芯片的时钟信号通过SPORT口传输至时钟延时部件。
本发明实施例中，具有CAN口的二极管阵列检测器的时钟延时部件为CPLD芯片。
本发明实施例中，具有CAN口的二极管阵列检测器的CPLD芯片连接到CAN总线控制器的TCLK管脚，将延时后的时钟信号传输至CAN控制器。
同时，本发明实施例还提供一种液相色谱仪，液相色谱仪包括具有CAN口的二极管阵列检测器，所述的检测器包括：DSP芯片和CAN控制器，所述CAN控制器连接到DSP芯片，二极管阵列检测器还包括：
时钟延时部件，分别与所述DSP芯片和CAN控制器相连接，用于按预设时间将DSP芯片输出的时钟信号进行延时，并将延时后的时钟信号传输至CAN控制器。
本发明实施例中，液相色谱仪的DSP芯片的时钟信号通过SPORT口传输至时钟延时部件。
本发明实施例中，液相色谱仪的时钟延时部件为CPLD芯片。
本发明实施例中，液相色谱仪的CPLD芯片连接到CAN总线控制器的TCLK管脚，将延时后的时钟信号传输至CAN控制器。
本发明通过对DSP芯片的时钟信号进行延时的方法，可以很好的解决不同机器通过CAN总线在通信过程中出现的丢包现象，很大程度上降低数据通信过程中的误码率，保证了CAN总线通信的稳定性和可靠性。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的DAD检测器的主控板DSP与CAN的硬件连接框图；
图2为CAN控制器MCP2515的SPI读时序图；
图3为CAN控制器MCP2515的SPI写时序图；
图4为本发明具有CAN口的二极管阵列检测器的原理框图；
图5为本发明具有CAN口的二极管阵列检测器一实施方式中主板DSP与CAN的硬件连接框图；
图6为本发明实施例中SPORT口接收数据时序图；
图7为本发明实施例中SPORT口发送数据时序图；
图8为本发明实施例中DSP与CAN总线接口电路的硬件连接框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种具有CAN口的二极管阵列检测器，图4所示，为本发明实施例提供的具有CAN口的二极管阵列检测器的原理框图，包括：DSP芯片401和CAN控制器402，CAN控制器402连接到DSP芯片，二极管阵列检测器还包括：
时钟延时部件403，分别与DSP芯片401和CAN控制器402相连接，用于按预设时间将DSP芯片401输出的时钟信号进行延时，并将延时后的时钟信号传输至CAN控制器402。
如图5为本发明一实施方式的示意图，本实施例中利用检测器中的CPLD芯片作为延时部件，本实施例中的DSP芯片选用ADSP-BF526，ADSP-BF526上有两个SPORT口，SPORT(synchronous serial ports，同步串行端口)接口是ADSP-BF526上速度最快的串口，其速度可以达到系统时钟的1/2，每一个SPORT口有两根接收数据线和两根传输数据线，支持全双工模式传输。本发明中硬件连接通过DSP芯片上的Sport0口与MCP2515芯片相连，SPORT接收数据时序图如图6所示，tHDRI值最小为-1.5ns，也就是说数据(包括由DSP发送至CAN总线上的数据，可以是命令或数据)的下降沿有可能会超前时钟的下降沿1.5ns，这种情况下将不满足SPI的读命令时序图。同样，SPORT发送数据时序图如图7所示，tHFSI的最小值也为-1.5ns，如果数据的上升沿超前时钟的上升沿，那么可以满足SPI的写命令时序图；如果数据的上升沿滞后时钟的上升沿，那么就不满足SPI的写命令时序图。
为了增加CAN总线的通信可靠性，减少误码率，本发明利用硬件系统中的CPLD芯片A3P030，本发明通过将DSP芯片上SPORT口出来的TSCLK信号输出至CPLD芯片A3P030，经过CPLD芯片的特定延时后将信号再输出给MCP2515芯片的TCLK管脚，延时时间可通过CPLD程序进行调整。经过延时后的时钟信号能够完全满足SPI的时序要求，而且由于CPLD软件编程的灵活性，可以根据不同的项目需求和电路板的走线布局不同进行延时时间长短的调整。调整时间长短取决于不同的项目需求以及电路板布局和走线影响。通过CPLD对时钟信号进行延时，从而使得从SPORT口出来的信号能够完全满足MCP2515的SPI时序要求，从根本上消除了通信出错的可能性，保证了CAN总线在通信过程中的可靠性。
本实施例中主控板的DSP芯片采用ADI公司的ADSP-BF526，ADSP-BF526处理器属于Blackfin系列产品，采用ADI/Intel宏信号架构(MSA)。Blackfin处理器将先进的双MAC信号处理引擎、精简的RISC式微处理器指令集的优势和单指令、多数据流(SIMD)多媒体能力结合为一个指令集架构。
ADSP-BF526处理器是高集成度片上系统解决方案，利用业界标准接口与高性能信号处理内核的完美结合，高性价比应用能够快速完成开发，而无需昂贵的外部器件。系统外设包括：IEEE-802.3兼容型10/100以太网MAC；USB 2.0高速OTG控制器；TWI控制器；NAND闪存控制器；2个UART端口；1个SPI端口；2个串行端口(SPORT)；8个具有PWM功能的通用32位定时器；内核定时器；实时时钟；看门狗定时器；主机DMA(HOSTDP)接口；以及并行外设接口(PPI)。
ADSP-BF526处理器具有一个SPI兼容型端口，可以与多个SPI兼容型器件通信。SPI接口使用三个引脚传输数据：两个数据引脚(主机输出/从机输入-MOSI和主机输入/从机输出-MISO)和一个时钟引脚(串行时钟-SCK)。其它SPI器件利用一个SPI片选输入引脚(SPISS)选择处理器，处理器利用7个SPI片选输入引脚(SPISEL7-1)选择其它SPI器件。SPI选择引脚是重新配置的通用I/O引脚。利用这些引脚，SPI端口提供一个全双工、同步串行接口，支持主机/从机模式和多主机环境。
SPI端口的波特率和时钟相位/极性是可编程的，而且它集成了一个DMA通道，支持发送或接收数据流。在任何给定的时间，SPI的DMA通道只能支持单向访问。
ADSP-BF526处理器集成两个双通道同步串口(SPORT1和SPORT0)，用于串行和多处理器通信。SPORT支持下列特性：
1)支持I2S的操作。
2)双向操作—每个SPORT有两组独立的发送和接收引脚，支持8通道的I2S立体声音频。
3)缓冲(8位深)发送和接收端口—每个端口有一个数据寄存器用于与其它处理器部件进行数据字传输，并有一个移位寄存器用于将数据移入移出数据寄存器。
4)时钟—各发送和接收端口可以使用外部串行时钟或自行产生时钟。
5)字长—各SPORT支持3到32位的串行数据字，以MSB或LSB优先方式传输。
6)帧传输—各发送和接收端口运行时，各数据字可以使用或不使用帧同步信号。帧同步信号可以在内部或外部产生，可以是高电平有效或低电平有效，可以使用两个脉冲宽带中的任一个，可以是早或晚同步。
CAN(Controller Area Network)，中文名称为控制器局域网，通常称为CAN bus，即CAN总线。是由德国BOSCH(博世)公司研究开发的，现已成为ISO国际标准化的串行通信协议，是目前在国际上应用最广泛的开放式现场总线之一，现已被广泛应用于船舶、医疗设备、工业设备等各个方面。本发明实施例中利用CAN口实现了将不同医疗设备通过CAN总线连接起来，并能进行实时可靠的数据传输。CAN网络上的节点不分主从，任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式灵活，利用这一特点可方便实现多个医疗设备间信息转发与确认。本发明实施例中的CAN网络系统由上位监控PC机和带CAN总线接口电路的现场医疗设备两部分组成。带CAN总线接口电路的现场医疗设备电路板上包含了MCP2515，以及SN65HVD232、CE57S2SA100，它们组成了CAN总线电路模块，该模块主要是为了和其它带CAN接口的仪器进行数据交互。
上位监控PC机主要负责对系统数据的接受与管理、控制命令的发送以及各控制单元动态参数和设备状态的实时显示；带CAN总线接口电路的现场医疗设备可以方便的使现场多个医疗设备方便的连接到CAN总线上，主要负责对现场的动态参数和设备状态进行监测，对采集来的数据进行打包处理并将处理后的数字信号通过CAN通信控制器MCP2515发送到CAN总线。CAN网络系统中的数据传送和接收，都是通过CAN总线接口实现。CAN总线接口电路设计的好坏直接影响整个系统的稳定性与可靠性。因此，本发明重点介绍了一种利用CPLD对串行时钟进行特定延时的方法，以满足CAN总线控制器的时序要求，保证CAN网络系统的运行可靠，减少消除丢包和数据出错现象。
本发明实施例中DSP与CAN总线接口电路的硬件连接如图8所示，利用DSP芯片SPORT0口的FS，MOSI，MISO三个引脚信号进行MCP2515芯片的片选，主数据(命令控制字，寄存器设定，参数设定)发送从数据(采集数据的传送，状态的回读等)接收以及从数据发送主数据接收，由于SPORT口的工作时序与MCP2515的SPI工作时序有一些差异，本实施例中将SPORT0口的TSCLK信号输出至CPLD芯片A3P030，利用CPLD芯片进行特定延时后，再将延时后的时钟信号送至MCP2515芯片的SCLK管脚。时钟信号经过这样处理后，能够满足本系统中MCP2515对工作时序的要求。从图8中可以看出，经过CAN控制器MCP2515后，连接到了CAN收发器SN65HVD232芯片，SN65HVD232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ISO11898标准完全兼容，并具有抗瞬间干扰和保护总线的能力。CAN收发器之后连接到了CAN总线的连接端子CE57S2SA100，该端子外壳坚固，触点稳定可靠，为CAN总线连接提供了稳定可靠保障。
本实施例中的CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并且具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。本发明实施例中CPLD的输入时钟信号由一个25MHZ的晶振提供，DSP输出的TSCLK信号送至CPLD的I/O管脚，由CPLD编程产生特定的延时后，由CPLD的另一个I/O管脚将延时后的TSCLK信号输出至MCP2515芯片的SCLK管脚。
本发明实施例通过CPLD延时TSCLK时钟信号的方法，可以很好的解决不同机器通过CAN总线在通信过程中出现的丢包现象；很大程度上降低数据通信过程中的误码率。保证了CAN总线通信的稳定性和可靠性。
同时，本发明实施例还提供一种液相色谱仪，液相色谱仪包括具有CAN口的二极管阵列检测器，所述的检测器包括：DSP芯片和CAN控制器，所述CAN控制器连接到DSP芯片，二极管阵列检测器还包括：
时钟延时部件，分别与所述DSP芯片和CAN控制器相连接，用于按预设时间将DSP芯片输出的时钟信号进行延时，并将延时后的时钟信号传输至CAN控制器。
本发明实施例中，液相色谱仪的DSP芯片的时钟信号通过SPORT口传输至时钟延时部件。
本发明实施例中，液相色谱仪的时钟延时部件为CPLD芯片。
本发明实施例中，液相色谱仪的CPLD芯片连接到CAN总线控制器的TCLK管脚，将延时后的时钟信号传输至CAN控制器。
对本领域技术人员而言，在了解本发明上述具有CAN口的二极管阵列检测器的实施方式后，可清楚获知关于本发明公开的液相色谱仪的实施方式，在此不再赘述。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种具有CAN口的二极管阵列检测器，包括：DSP芯片和CAN控制器，所述CAN控制器连接到DSP芯片，其特征在于，所述的二极管阵列检测器还包括：
时钟延时部件，分别与所述DSP芯片和CAN控制器相连接，用于按预设时间将DSP芯片输出的时钟信号进行延时，并将延时后的时钟信号传输至CAN控制器；
其中，所述时钟延时部件为CPLD芯片；
所述DSP芯片为ADSP-BF526；
所述CAN控制器为MCP2515。
2.如权利要求1所述的二极管阵列检测器，其特征在于，所述DSP芯片的时钟信号通过SPORT口传输至时钟延时部件。
3.如权利要求1所述的二极管阵列检测器，其特征在于，所述的CPLD芯片连接到CAN总线控制器的TCLK管脚，将延时后的时钟信号传输至CAN控制器。
4.一种液相色谱仪，所述的液相色谱仪包括具有CAN口的二极管阵列检测器，所述的检测器包括：DSP芯片和CAN控制器，所述CAN控制器连接到DSP芯片，其特征在于，所述的二极管阵列检测器还包括：
时钟延时部件，分别与所述DSP芯片和CAN控制器相连接，用于按预设时间将DSP芯片输出的时钟信号进行延时，并将延时后的时钟信号传输至CAN控制器；
其中，所述时钟延时部件为CPLD芯片；
所述DSP芯片为ADSP-BF526；
所述CAN控制器为MCP2515。
5.如权利要求4所述的液相色谱仪，其特征在于，所述DSP芯片的时钟信号通过SPORT口传输至时钟延时部件。
6.如权利要求4所述的液相色谱仪，其特征在于，所述的CPLD芯片连接到CAN总线控制器的TCLK管脚，将延时后的时钟信号传输至CAN控制器。
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2016
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