基于MCP2510通信芯片的多功能污染监测系统的设计

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　　摘要：本文阐述了基于MPC2510芯片的多功能辐射监测系统的CAN通信设计，详细说明了CAN通信在实现多个探头对接主机通信上的软件具体实现过程。
　　关键词：CAN;MSP430F5659;协议;MPC2510
　　中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）09-0023-03
　　0 引言
　　多功能污染监测仪主要用于自动测量不同物品表面的α、β辐射水平，当辐射水平达到报警阈值后，自动进行报警。内置25种类核素，根据不同的场所可以选择不同的核素进行测量。此外，仪器具有测量数据保存功能，可以记录测量中产生的基本信息。多功能污染监测仪系统由多功能污染监测仪主机，手持式α辐射探头、手持式β辐射探头、高量程剂量率探头、超高量程剂量率探头、地面污染测量探头、辐射探测模块（内置）组成。多功能污染监测仪主机可搭配不同的探头，实现α、β等不同放射性沾染检测，同时可搭载水下探测器，实现水下25m处γ剂量率测量。多功能污染监测仪主机又由主控制板，液晶屏，高压模块，电池等组成，如图1所示。
　　系统里最重要的功能就是多功能主机对外部各种探头的自适应识别功能，在不同的使用环境中，选择不同的外接探头实现实时数据的测量功能。这依赖于通信中的可靠协议与通信芯片的选择。本文就先详细介绍系统中外部探头和主机之间的CAN通信的实现。
　　1 MCP2510概述
　　Mcp2510是Microchip Technology Inc.（美国微芯科技有限公司）生产的一款控制器局域网络（CAN）协议控制器，完全支持CAN总线V2.0A/B技术规范。CAN协议引擎的功能是处理所有总线上的报文发送和接收。报文发送时，首先将报文装载到正确的报文缓冲器和控制寄存器中。利用控制寄存器位，通过SPI接口或使用发送使能引脚均可启动发送操作。通过读取相应的寄存器可以检查通信状态和错误。任何在CAN总线上侦测到的报文都会进行错误检测，然后与用户定义的滤波器进行匹配，以确定是否将其转移到两个接收缓冲器之一中。
　　2 MCP2510通信功能设计
　　2.1 控制器的选择
　　控制器选用的德州仪器（TI）的MSP430TM系列超低功耗微控制器MSP430F5659。MCP2510通信芯片通過SPI接口与MSP430F5659进行通信。外部数据和命令通过SI引脚传送到器件中，而数据在SCK时钟信号的上升沿传送进去。MCP2510在SCK下降沿通过SO引脚发送接收数据中断信号INT绑定在MSP430F5659的外部中断端口上[1]。
　　2.2 软件流程图
　　如图2所示，过程监控模块是设备软件的核心模块，实现监测过程中的运行监控功能，通过CAN口下发控制指令，实现对探头的监测控制，在设备监测过程中，能够对探头反馈的数据进行完整监测，使监测人员可以随时掌握监测状态;同时，能够对测试数据进行储存。所以，下面就对CAN通信的软件实现具体过程进行详细的阐述。
　　2.3 MCP2510控制器的通信软件设计
　　软件设计时，首先通过SPI口操作对MCP2510的相应发送，接收寄存器等进行配置。
　　3 MCP2510 CAN控制器在多功能辐射监测系统上的应用设计
　　3.1 CAN通信方式的构思
　　协议采用CAN2.0B扩展帧[2]，其格式如表1所示：为了自适应识别外部的6种探头，协议中给各探头分配了不同的目的地址，在开机时，主机通过广播的方式对各探头的地址进行轮训，判断与主机相联接的探头类型。
　　在软件上考虑到各探头的控制参数特性，制定出兼容的协议，将程序模块化设计，从不同的程序入口执行对应的探头应用程序。对具体的探头，程序自带核素库，同时具有“多样性”和“排他性”，确保误操作选择错误的核素库时探头报错，不会得到错误的探测值。
　　3.2 CAN通信的软件设计
　　3.3 应用情况概述
　　本文叙述所设计的多功能辐射监测系统已经成功形成产品，供应给XX核电站。经过长时间的使用测试，通信可靠，功能强大，得到核电站人员的广泛好评。
　　4 结语
　　MCP2510 CAN通信模块可以用于扩展不带CAN功能模块的MCU，在不使用通信功能时，可以关闭外设芯片以达到省电的目的。对于节省系统的功耗有着很大的作用。芯片小巧便于携带，程序安全可靠。可广泛运用于军，民品装备之中。
　　参考文献
　　[1] [美]Joseph J.Carr.射频电路设计（第3版）[M].北京：电子工业出版社，2001.
　　[2] 李晓伦.基于CAN总线的楼宇监控系统设计[J].电子元器件应用，2006（10）：39-40+44.
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