基于CAN總線的顯示通訊模塊設計

１　Ｐ８０Ｃ５９２芯片簡介

Ｐ８０Ｃ５９２是ＰＨＩＬＩＰＳ公司采用先進的ＣＯＭＳ工藝制造的高性能８位單片機。該單片機的指令集與８０Ｃ５１完全兼容，但在８０Ｃ５１標準特性的基礎上又增加了一些對于應用具有重要作用的硬件功能。Ｐ８０Ｃ５９２是Ｐ８ＸＣ５９２的無片內ＲＯＭ版本，是現有Ｐ８ＸＣ５２２和ＰｈｉｌｉｐｓＣＡＮ控制器ＰＣＡ８２Ｃ２００功能相結合的產物。該器件具有下列特性：

●帶有８０Ｃ５１中心處理單元（ＣＰＵ）；

●帶２×２５６Ｂ的片內ＲＡＭ，外部可擴展至６４ｋＢ；

●具有兩個標準的１６位定時器／計數器；

基于CAN總線的顯示通訊模塊設計

●新增一個包括四個捕捉和三個比較寄存器的１６位定時器／計數器；

●具有８路模擬量輸進的１０位ＡＤＣ變換器；

●帶有兩路分辨率為８位的脈沖寬度調制輸出；

●具有兩級優先權的１５個中斷源（可以有２～６個外部中斷源）；

●具有五組８位Ｉ／Ｏ端口和一組與ＡＤＣ模擬量輸進共用的８位輸進口；

●帶有與內部ＲＡＭ進行ＤＭＡ數據傳送的ＣＡＮ控制器；

●內含具有總線故障治理功能的１ＭｂｐｓＣＡＮ控制器；

●ＶＤＤ／２基準電壓；

●具有與標準８０Ｃ５１兼容的全雙工ＵＡＲＴ模式；

●帶有在片監視跟蹤定時器（ＷＤＴ）；

●時鐘頻率為１．２ＭＨｚ～１６ＭＨｚ。

圖2顯示通訊模塊的外部存儲器擴展電路

２　顯示通訊模塊的結構設計

基于ＣＡＮ總線的顯示通訊模塊的結構框圖如圖１所示，該模塊采用以帶有在片ＣＡＮ的微處理器Ｐ８０Ｃ５９２為核心設計的液晶接口電路，并采用大規模液晶顯示屏ＤＭＦ５００８１ＮＢ－ＦＷ作為顯示設備，同時選用ＳＥＤ１３３０作液晶控制器，從而實現了友好的人機對話界面。

該顯示通訊模塊包含１顆支持ＣＡＮ總線的產業級ＣＰＵ（Ｐ８０Ｃ５９２），該ＣＰＵ通過ＣＡＮ總線接收各數據采集處理模塊及其它功能模塊的８路振動信號數據、快速傅立葉變換等處理結果，并通過ＬＣＤ（ＤＭＦ５００８１ＮＢ－ＦＷ）顯示，同時可根據用戶指令進行ＦＬＡＳＨ電子盤存取，并通過通訊接口傳送至上位機數據分析治理軟件。此外，ＣＰＵ還負責按鍵治理、人機交互、參數設置、系統組態、時鐘設置、數據暫存、對外通訊、環境溫度監測等功能的控制。

基于CAN總線的顯示通訊模塊設計

該顯示通訊模塊以ＤＭＦ５００８１ＮＢ－ＦＷ作為顯示設備，以ＳＥＤ１３３０作為液晶顯示控制器，并且用外擴的３２ｋＢ的數據存儲器ＲＡＭ（６２２５６）作為外擴的字符發生器。另外，該模塊還設計了一個鍵盤電路，用以實現用戶對儀器的各項操縱。模塊所帶的一塊４０Ｍｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ電子盤可用來實現小規模現場數據的存取以及軟件的在線升級。由于系統要求進行時鐘設置，因此在顯示通訊模塊中還用ＤＳ１３０２時鐘芯片設計了一個時鐘電路。

３　外部存儲器擴展電路

該顯示通訊模塊以Ｐ８０Ｃ５９２為主控制器，同時借助于單片機的Ｐ０、Ｐ２口和８位數據總線方式來擴展３２ｋＢ程序存儲器ＥＰＲＯＭ（ＡＴ２９Ｃ２５６）、１２８ｋＢ數據存儲器ＲＡＭ（６２８１２８）以及４Ｍｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ電子盤（２９Ｆ０４０）。其電路原理圖如圖２所示。由于外部存儲器的總量超過了６４ｋＢ，因此，選用ＧＡＬ１６Ｖ８譯碼器來實現Ｐ８０Ｃ５９２對各個存儲器的邏輯控制。

３．１３２ｋＢ程序存儲器ＡＴ２９Ｃ２５６

由于Ｐ８０Ｃ５９２沒有片內ＲＯＭ，因此必須用外擴的程序存儲器來存放系統的主程序，其存儲器系統如圖３所示。其中ＡＴ２９Ｃ２５６讀出時作為程序存儲器，占用的是程序存儲器００００Ｈ～７ＦＦＦＨ空間；寫進時（升級程序時）作為數據存儲器，占用的是數據存儲器００００Ｈ～７ＦＦＦＨ空間。當Ａ１５（Ｐ２．７）為１時，該器件處于寫保護狀態，而在Ａ１５為０時，即可寫進數據。主程序的大小在１０ｋＢ左右，加上容錯及冗余設計等因素，總的程序容量也在１６ｋＢ以下。由于目前市場上３２ｋＢ以下的ＥＰＲＯＭ已不易買到，且價格相差無幾，再加上考慮到將來系統的在線升級，因此，系統采用了３２ｋＢ的ＥＰＲＯＭ，由于大容量的ＥＰＲＯＭ有利于系統的升級和芯片的重復利用。

基于CAN總線的顯示通訊模塊設計

３．２１２８ｋＢ數據存儲器ＲＡＭ（６２８１２８）

實際上６２８１２８數據存儲器ＲＡＭ與４ＭｂｉｔＦＬＡＳＨ電子盤（２９Ｆ０４０）復用８０００～ＦＦＦＨ地址空間。當ＧＡＬ１６Ｖ８的ＲＡＭ（Ｆ５腳）為０時選擇ＲＡＭ有效。該器件在讀出時，既可作為程序存儲器（ＭＯＶＣ讀），又可作為數據存儲器（ＭＯＶＸ讀）；寫進時則只能作為數據存儲器（ＭＯＶＸ寫）。此外，通過Ｐ８０Ｃ９２的ＥＡ１５（Ｐ１．０）、ＥＡ１６（Ｐ１．１）可將ＲＡＭ分成３２ｋＢ的４個區，以便于數據的存取。當ＧＡＬ１６Ｖ８的ＲＡＭ．ＲＤ（Ｆ７腳）為０時，即可讀取ＲＡＭ的數據；而當ＧＡＬ１６Ｖ８的ＲＡＭ．ＲＤ（Ｆ７腳）為１時，則表示可以往ＲＡＭ中寫數據了。

３．３４ＭｂｉｔＦＬＡＳＨ電子盤（２９Ｆ０４０）

對于便攜式振動分析系統來說，保存現場的數據對將來的分析是非常重要的。因此在通訊顯示模塊外擴展了４Ｍｂｉｔ的外設２９Ｆ０４０。２９Ｆ０４０是一塊４Ｍｂｉｔ（５１２ｋ×８ｂｉｔ）、５．０Ｖ電壓供電的ＦＬＡＳＨ存儲器。它的訪問時間為５５ｎｓ～１５０ｎｓ，答應微處理器無等待處理。它具有獨立的片選信號（ＣＥ）、寫使能ＷＥ　和輸出使能（ＯＥ）控制，同時具有可變塊擦除結構，它內含８個６４ｋ字節的扇區（如圖４所示），并具有單個扇區、多個扇區、整個ＦＬＡＨ擦除功能；另外，它還具有單個扇區、多個扇區保護功能。８個扇區由地址線Ａ１６～Ａ１８來區分（見表１），而這三個地址線則分別由Ｐ８０Ｃ５９２的Ｐ２．１～Ｐ２．３來控制。片選信號ＣＥ可由Ａ１５（Ｐ２．７）來控制。讀寫由ＧＡＬ１６Ｖ８的ＦＬＡＨ．ＷＲ（Ｆ６腳）來完成。

表129F040的扇區地址區分

扇區A18A17A16扇區0000扇區1001扇區2010扇區3011扇區4100扇區5101扇區6110扇區7111

４　顯示通訊模塊的軟件設計

圖５所示是顯示通訊模塊系統軟件設計的總體流程。它主要完成三個功能：初始化、與數據采集處理模塊的ＣＡＮ通訊、字符、圖形和漢字顯示。初始化功能主要是對ＳＥＤ１３３０、８０Ｃ５９２、ＤＳＰＴＭＳ３２０Ｃ２５進行初始化。與采集處理模塊的ＣＡＮ通訊是在顯示通訊模塊和數據采集處理模塊的兩片８０Ｃ５９２之間進行的，主要作用是通過ＣＡＮ總線將初始化設置傳送到數據采集處理單元，并接收各采集處理模塊及其它功能模塊的數據和處理結果，同時根據用戶指令進行ＦＬＡＳＨ電子盤的存取等。字符、圖形和漢字顯示可為系統建立一個友好的用戶界面，并將數據、波形及處理結果顯示出來，以供現場職員參考和分析。這三個功能可以在各個相應的子程序中完成。

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