基于CAN總線的老化測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　0 引言

　　汽車上用的電子設(shè)備的可靠工作與優(yōu)良性能關(guān)系者駕駛者的生命安全。車用電子設(shè)備出廠前要求對(duì)設(shè)備內(nèi)部電路板進(jìn)行長時(shí)間老化測試，以檢測電路板在高溫環(huán)境和各種輸入信號(hào)條件下，是否仍正常工作。只有經(jīng)過老化測試的電路板才能出廠。由于需要老化測試的電路板數(shù)量巨大，要求該系統(tǒng)能同時(shí)老化測試許多塊被檢測電路板，因此設(shè)計(jì)了本老化測試系統(tǒng)。整個(gè)老化測試由 1個(gè)通信模塊、 10個(gè)測試模塊、1個(gè)溫控模塊及上微機(jī)軟件構(gòu)成。本老化檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 1所示。

　　圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在本系統(tǒng)中，每個(gè)檢測模塊最多可同時(shí)檢測 10塊電路板，共有 10個(gè)檢測模塊，因此，整個(gè)系統(tǒng)在一次老化檢測過程可以同時(shí)檢測100塊電路板。檢測模塊將檢測的數(shù)據(jù)通過 CAN通信送給通信模塊，由通信模塊通過串行通信發(fā)送給上位機(jī)，由上位機(jī)軟件對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，判斷被測電路板的工作狀態(tài)，顯示每一塊被測電路板的工作狀態(tài)，存儲(chǔ)每塊被測電路板的檢測數(shù)據(jù)，生成歷史報(bào)表。上位機(jī)軟件還向操作員提供良好而方便的人機(jī)交互界面，操作員通過該界面，可以設(shè)置系統(tǒng)老化的時(shí)間、溫度與測試模式。

　　1 通信模塊設(shè)計(jì)

　　通信模塊在老化系統(tǒng)中處于核心地位，它完成兩方面的任務(wù)：一方面，通過串行異步通信與上位機(jī)通信，接收用戶通過上位機(jī)發(fā)來的控制命令，向上位機(jī)發(fā)送檢測的數(shù)據(jù)。另一方面，通過 CAN通信方式與 10個(gè)檢測模塊及 1個(gè)溫控模塊通信，向檢測設(shè)備發(fā)送命令和采集數(shù)據(jù)。通信模塊的硬件系統(tǒng)框圖如圖 2所示。

　　1.1 硬件設(shè)計(jì)

　　通信模塊采用 C8051F040作為核心。C8051F040具有許多優(yōu)點(diǎn)。1.采用高速 8051微控制器內(nèi)核，流水線結(jié)構(gòu)，大部分指令的執(zhí)行時(shí)間為一或兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。

　　2.有 4352字節(jié)的內(nèi)部 RAM和 64K字節(jié)的 FLASH，滿足大多數(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)對(duì)存儲(chǔ)空間的需要，無需外接存儲(chǔ)器，因而了簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　3.配置多種端口，如 SPI、SMBus和 UART。

　　4.C8051F040內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn) CAN控制器，只要外接 CAN通信接口芯片就可以進(jìn)行通信，方便實(shí)現(xiàn) CAN總線通信，提高通信的可靠性。

　　由于 C8051F040集成的是 CAN控制器，要使實(shí)現(xiàn) CAN總線通信，還需要外接 CAN總線收發(fā)器，常用的 CAN總線收發(fā)器有 Philips公司的 PCA82C250收發(fā)器、高速 TJA1050收發(fā)器等。本設(shè)計(jì)采用了 TJA1050高速 CAN收發(fā)器，TJA1050具有電磁輻射低、防短路、不上電時(shí)對(duì)總線無影響等特點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，C8051F040的 CAN控制器引腳CANTX、CANRX和收發(fā)器 TJA1050之間并不直接相連，而是通過由高速光耦 6N137構(gòu)成的隔離電路后再與 TJA1050相連，這樣就可以很好的實(shí)現(xiàn)了 CAN總線上各節(jié)點(diǎn)的電氣隔離。增加隔離電路雖然增加了節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜性，但它卻提高了節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和安全性。此外，為避免信號(hào)反射，導(dǎo)致通信的可靠性與抗干擾能力下降，甚至無法通信，因此，在 CAN總線的兩端需要加有 2個(gè) 120歐姆的總線阻抗匹配電阻。由于 C8051F040的端口電壓為 3.3V，串行通信電路采用的電平轉(zhuǎn)換芯片為 MAX3232。