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一种基于DSP芯片与CAN总线的电源监控系统设计 电源技术发展的方向之一是运用电源模块并联技术实现功率合成，组成积木式、智能 化的分布式大功率电源系统。为使并联的各个模块协调工作，对分布式电源系统进行可靠的 监控是电源技术发展的热点之一。 目前对分布式电源监控普遍采用的做法存在的问题主要在数字化程度不高，速度不够 快，精度和可靠性不够高等问题，然而在工业控制中电源控制显的十分的重要。 1电源监控系统总体设计 传统电源系统并联系统多是采用模拟的方法实现模块间的电流均流的，但存在着一些 共同的不足：必须有均流控制母线，需要增加专门的均流控制器。且均流母线属于模拟电平 信号线，抗干扰能力较弱;难于保证电源模块调制频率的一致。同时，当多个子并联电源单 元组成分布式电源系统时，对整个系统进行实时、准确的统一监控和调度意义重大。 电源监控实现的前提条件就是能在各子单元和监控单元之间通信，本系统设计就使用 了在工业场合经常使用的具有存在自适应、自保护功能脆强，抗干扰能力强的CAN总线。 本系统由8块控制单元和1块中央监控单元组成。控制单元和监控单元之间通过CAN 总线进行数据传输，各单元自成一个CAN节点。每个单元的核心处理器都是rii公司的 TMS320F2812 DSP芯片。每个控制单元有一个用户而板与之对应。控制单元和面板完成 每层电源模块的电源参数采集，均流基准输出，遥/本采及遥，本调切换，面板状态信 息显示：中央监控单元完成对各层控制单元采集数据的实时汇总显示以及对各层电源模块的 遥调,系统整体结构如图1所示。 图1系统控制单元结构图 2系统中央监控单元与外围电路设计 中央监控单元可实现模块信息的汇总显示和对各层电源的遥调”各层控制单元采集 和处理的数据经CAN总线传送给中央监控单元。这些信息可以在OLED屏幕上分页显示， 可接受来自键盘的操作自由选择要显示的信息。遥调值也是通过键盘输入得到。本系统选 用的处理器是TI公司的TMS320F2812,此处理器是一款32位定点数字信号处理器，处理 速度可以达到150MIPS。该处理器还集成了 128KB的Flash存储器和128位的密码保护机 制，从而大大改善了应用的灵活性。同时片上还集成了 16通道高性能12位ADC单元，提 供了两个采样保持电路，可 以实现双通道信号同步采样，中央监控单元结构图如图2所示。 中央监控单元结构图 ADC模块电路设计 TMS320F2812内部的ADC模块是一个12位带流水线的模数转换器，模数转换单元 的模拟电路包括前向模拟多路复用开关(MUXs)、采样/保持(S/H)电路、变换内核、电压参 考以及其他模拟辅助电路。模数转换单元的数字电路包括可编程转换序列器、结果寄存器、 与模拟电路的接口、与芯片外设总线的接口以及其他片上模块的接口，ADC模块接线如图 3所示。 曼茸；I 言 曼茸； I 言3; OWSh I? 一 桢A『,一1oe良；s艺— 一日声 图3 ADC模块接线图 eCAN模块电路设计 CAN总线是一种多主串行通信方式，具有高级别的安全性，可以有效地支持分布式适 时控制。CAN总线具有较强的抗干扰能力，可以在强噪声干扰和恶劣工作环境中可靠的工 作TMS320F2812的CAN控制器为DSP提供完整的CAN协议，减少了通信时的处理器开 销。eCAN模块主要由CAN协议内核fCPK)和消息控制器构成。 CAN协议内核主要完成两个功能：根据CAN协议对CAN总线上接收到的消息进行解 码，向接受缓冲发送解码后的消息：CAN协议内核的另外一个功能是根据CAN协议在CAN 总线上传送消息。消息控制器对CAN协议内核接收到的消息进行判定，决定留给CPU使 用还是丢弃，消息控制器还根据消息的极性将下一个消息发送到CAN协议内核(CPK).CAN 通信电路中，其中Rx和Tx分别是DSP的GPIOF7和GPIOF6弓I脚。上电初始它们默认为 通用I/O引脚，通过软件配置町实现为eCAN模块接收和发送数据。 本系统使用的是德州仪器公司生产的SN65HVD2303.3V CAN收发器，该收发器具有 一差分收发能力、斜率控制、具有一抗宽范围的共模干扰、电磁干扰（EMI能力、高输入阻 抗和最多允许120个CAN节点等特点。SN65HVD230具有一高速、斜率和等待3种不同 的工作模式。其工作模式控制可通过设置RS控制引脚来实现。 本设计中，考虑到信息的实时显示和控制以及传送的数据量较大且通信距离不长，为 了提高信息的实时显示和控制能力，故采用高速模式。把RS引脚接地。由于各个控制单元 电气上是隔离的，通过光隔把控制单元和CAN通信部分隔离开来。为了电平匹配，采用了 LVTTL/LVCMOS兼容高速光隔，本设计采用Agilent公司的HCPL-260L。 DAC电路设