电力机车逻辑控制单元测试台硬件系统设计

3 硬件电路设计

本测试台的硬件系统是以富士通公司生产的16位高性能单片机MB90F543G为核心的嵌入式系统MB90F543G具有两个符合 V2．0标准的CAN总线接口，十分方便CAN总线的扩展，同时具有8路8／10bit的A／D转换器和8个中断优先级，34个中断源，4字节指令队列，可增强指令执行速度。

3．1 CAN总线接口电路

由于MB90F543G单片机本身具有两路CAN控制器，因此，只需要增加CAN收发器即可实现对其扩展。本系统采用飞利浦公司生产的 PCA82C-250C芯片作为CAN收发器，该芯片与ISO／DIS 11898标准完全兼容，同时具有传输速度高(最高可达1Mbps)，抗干扰能力强，可支持多达110个节点连接等特点，因而得到了广泛的应用。本设计中，为了保护CAN收发器，另外还增加了涌浪保护芯片NUP2105。本系统中的CAN总线接口电路如图6所示。

3．2 RS485接口电路

RS485转换接口位于上位机与通信模块之间，主要用于上位机向其它功能模块传输命令和接收其他模块的反馈数据，本设计采用 6LBCl84芯片作为RS485的收发器，同样，设计时也增加了NUP2105涌浪保护芯片以用于保护6LBCl84，避免烧毁器件。RS485的接口电路如图7所示。

3．3 LCU输入控制和反馈电路

LCU输入控制电路用来控制LCU输入电压的开断，即为LCU提供逻辑输入信号。反馈电路则用于取样LCU输入逻辑信号，并将其反馈回单片机，以验证LCU的输入逻辑是否符合要求。本系统使用KP4010光电开关来控制电路的开闭。其电路如图8所示。

3．4 AD转换电路

系统选用TLV2556IDW芯片作为AD转换器。TLV2556IDW是TI公司生产的12 Bit的AD转换器，它具有11路模拟电压输入通道，可编程输出数据长度等优点。为了提高系统的稳定性和AD转换的精确度，本设计同时采用 ADuMl311BRWZ数据隔离芯片来在AD转换器和单片机之间进行数据隔离。设计中，4路LCU低输出分别使用了4个模拟输入端口，而14路LCU高输出则通过分时复用的方式来使用1路模拟输入端口。其AD转换电路如图9所示。

3 结束语

本文根据SS4G电力机车逻辑控制单元的特点，对LCU测试台硬件系统进行了详细的设计，由于本设计方案采用的是模块化设计思想，因此，系统设计简单，维护方便。系统中的各子模块及其功能完全可以满足现行电力机车逻辑控制单元的测试需求。