基于CAN总线的智能超声液位变送器设计

3 系统软件设计

系统软件设计主要包括测量程序和通信程序两部分。其中，测量程序的关键是对超声波回波信号的处理；通信程序的关键是CAN总线控制器的初始化，数据的发送和接收。

3．1 回波信号处理程序的设计

系统采用数字滤波方式对回波信号进行处理，选用IIR带通滤波器进行数字滤波，然后进行数值处理，识别接收波形的起始点。系统设计通带频率范围为[35 kHz，45 kHz]，通带波纹最大衰减为O．01 dB，阻带波纹最小衰减为60 dB，采样频率为1 MHz。可用高通及低通各为4阶的带通椭圆型滤波器来实现。系数为：b=(O．001 O，-O．007 6，0．024 8，-0．047 4，O．058 4，-O．047 4，O．024 8，-0．007 6，0．001 O)，a=(1．000 O，-7．579 2，25．370 1，-48．974 1，59．623 8，-46．877 5，23．244 5，-6．647 O，O．839 5)。此滤波器极点均在单位圆内，滤波器是稳定的。图3是IIR数字滤波器的幅度与相位特性曲线图。



3．2 通信程序的设计

通信程序的设计主要包括三部分：CAN控制器的初始化，CAN总线数据发送，CAN总线数据接收。通过编写LPC2119芯片内部CAN控制器寄存器来实现软件通信功能。

CAN总线控制器只需要进行少量的配置就可以进行通信，其基本初始化流程如图4所示。其中，硬件使能和配置引脚连接、软件复位、设定通信波特率、配置验收过滤器、退出复位模式是必须的初始化部分。

CAN控制器初始化程序如下：



CAN控制器初始化后，可以进行数据发送或接收。LPC2119内部每个CAN控制器配有3个独立的发送缓冲寄存器，在发送时根据情况选择3个缓冲之一，把数据写入缓冲区，启动发送。若选择第一缓冲，程序如下：



CAN控制器根据CAN2．0B规范来对发送和接收错误进行计数、处理。

4 结语

基于CAN总线智能超声液位变送器选用高性能、低功耗的ARM处理器芯片LPC2119；利用LPC2119芯片内部的CAN控制器和CAN总线收发器PC-A82C250构建性能优异的CAN总线通信接口，信号传输可靠、实时、灵活；由一线式数字温度传感器DSl8B20芯片完成温度补偿功能。先进的处理器加强了液位计的回波处理能力，采用数字滤波，提高了液位的测量精度。