现在最常用的现场总线为CAN总线，CAN总线以牢靠性高、本钱低、运用灵敏等许多长处，已广泛运用于智能通讯网络中，但收发器驱动才能的约束不适合远距离数据传输及长途操控。而以太网技能老练、通讯速度快、软硬件产品丰厚和外围技能支持全面，能够运用网络进行远距离通讯，但在工业操控中依然存在部分问题没有处理。结合CAN总线与以太网本身的优缺点，本文研讨了适用于船只监控体系依据双CAN总线与以太网的现场监控模块，该模块可装置于配电开关柜内，能够就近进行电流、电压及开关状况信息的收集，独立进行数据处理，完结丈量、维护、操控等功用。能够经过冗余双CAN总线与其他智能节点进行通讯，而且经过以太网上传重要数据给监控台，帮忙监控台完结监测和操控功用。作为配电网络与监控网络衔接的枢纽，具有很好的开发运用远景。
现场监控模块的硬件体系
在现场监控模块中，很多的现场实时数据需求收集和处理，并及时、迅速地向会集监控台传输，即向会集监控台供给整个操控进程的详细数据，一起还要完结判别处理并经过输出模块发送各种操控指令，考虑到其功用杂乱程度，选用了DSP+FPGA双操控器的硬件计划，其硬件结构原理参见图1。
1） A/D芯片 该体系选用AD7865作为A/D芯片，该芯片为高速14位A/D转换器，一起采样4个输入通道，并具有4个采样、坚持放大器。其长处在于能够真实完结多路信号的同步采样，并坚持各通道信号的相位联系。具有片内时钟、读写答应逻辑、多种通道挑选方法以及内部准确的2.5V参阅电压，使得其与高速处理器的接口变得十分简略。本体系共装备了4片AD7865，能同步采样多达16路模仿量数据。
2） 电磁阻隔 一切开关量的输入输出均选用电磁阻隔技能，可有用进步抗干扰才能，本体系挑选了16片4路集成电磁阻隔芯片ADUM1410，使得该模块能一起完结多达32输入，32路输出的数据收集。
3） FPGA 该体系以EP1C6PQ240作为体系的辅操控芯片，该芯片有5980个逻辑单元，嵌入式存储块有一列M4K块，每个M4K块能够组成各种存储器，包含双端口、单端口RAM、ROM和FIFO等，I/O单元包含一个双向I/O缓冲器和三个寄存器，具有2个锁相环和8个独立体系时钟，芯片管脚数为240个， 可用管脚数为185个。FPGA首要完结数据输入输出操控及数据预处理功用。一切的开关量信号送入FPGA，一切的模仿量信号经A/D芯片转换为数字信号后也送入FPGA，FPGA需求向A/D芯片供给操控信号来操控A/D芯片的读写，一切的数据由FPGA预处理后供DSP读取。
4） DSP 该体系以TMS320LF28335作为主操控芯片［4~5］，该芯片为低功耗、高性能的32位芯片，其内部集成了多种功用模块，不光包含多种通讯接口， 且同一种通讯接口的数量不止一个，如SCI串口有3个，CAN口有2个，只需添加简略的外围器材即可完结扩展功用。DSP首要完结数据处理、逻辑操控及通讯功用。因为FPGA已将很多数据做了预处理，且本体系中DSP与FPGA的16位地址线和16位数据线均相连，选用并行数据传输，DSP只需经过简略的指令即可快速读取所需求的开关量和模仿量值，为状况监控及故障诊断功用供给根底。
5） CAN通讯 大多数嵌有CAN操控器的操控芯片只要一个CAN操控器，假如期望体系具有双CAN接口，则需求外接一个CAN操控芯片，添加了硬件本钱，电路结构更杂乱。
而本体系运用的DSP芯片中嵌有两个CAN操控器，因而只需将两个CAN操控器别离外接CAN驱动器就能够完结与两条独立的CAN总线衔接。图2以 CANA为例显现了TMS320LF28335的CAN通讯接口电路，CANB的电路规划与此相同。CAN总线收发器82C250是驱动CAN操控器和物理总线间的接口，供给对总线的差动发送和接纳功用。运用高速光耦6N137，完结收发信号的阻隔和DSP与82C250之间的电平匹配。
6） 以太网通讯 本体系选用了W5100作为以太网接入芯片。W5100包含了TCP/IP、UDP等网络协议和DLC、MAC以太网协议。它供给多种总线，包含两种并行总线以及SPI串行总线等接口方法。内置16KB数据缓冲双口RAM，可快速进行数据交换。图3为以太网通讯接口电路图。
W5100供电电压为3.3V和1.8V，其间1.8V可由芯片内部线性稳压电源发生，外接滤波电路后供回芯片。L1、L2均为1μH的电感，C3、C4均为0.1μF的电容。依据 W5100的作业频率要求，需在XTLP和XTLN引脚直接25MHz晶振及接地电容C1和C2，均为22pF。W5100的内部模仿电路需求在 RSET_BG引脚与地之间外接精度为1%的电阻R4和R5，阻值别离为12k和300Ω。为了完结电气阻隔，消除部分谐波（依据结构的不同能够消除不同次的谐波），有用下降零地电压，需求在W5100与外部接口之直接网络变压器。本体系网络变压器选11FB-05NL，网络变压器的RXPI与RXIN、 TXOP与TXON各需求2个51Ω（精度为1%）的电阻和1个0.1μF的%&&&&&%与特定端相连。DSP经过片选信号DSP_CS选中W5100芯片，经过直接总线形式读（/WR）、写（/RD）信号和数据（DATA）、地址（ADDR）总线能够简略的将W5100看做一个外部存储器来施行操控。
本站网技能修改点评剖析：
规划了现场监控模块可运用于船只配电网络中的开关柜或重要设备，配电单元内一切电压、电流、开关状况量等运用现场监控模块就地收集及处理，节省了很多电缆，减轻了会集监控台的操控担负，双冗余CAN及以太网等通讯接口，使其与会集监控台的通讯变得便当而牢靠，为整个监控体系采纳灵敏而简洁的网络拓扑结构供给根底，具有广泛的运用远景。
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