基于CAN总线的智能继电器研究

据存储器中并需要置位接收处理标志；最后便是处理接收到的报文。需要注意的是处理接收报文的目的主要是为驱动继电器做准备。报文的接收处理流程图如图3所示。

2．2 报文的发送

报文的发送负责将待发数据发到总线上。第一屏蔽相关中断，避免收到的数据对发送的影响；第二要对和报文发送相关的数据寄存器进行设置，确定通信的目标节点，同时准备好要发送的数据；第三在发送之前要对SJA1000发送缓冲区是否有待发送的数据进行检查，如果没有待发送的数据或者正在发送的数据，则可以将准备好的数据发送到控制器发送缓冲区做好发送准备，否则新的报文是不能写入发送缓冲区的；第四就是把要发送的报文写入控制器发送缓冲区，准备发送；第五就是置位发送请求标志位，之后控制器会自动完成报文的发送。信息的发送流程图如图4所示。

3 电流信号的数据采集

系统电流信号的采集，文中采用的是美国国家半导体生产的8位分辨率、双通道A／D转换芯片。文中之所以使用该款芯片，主要是考虑到它的体积较小、兼容性强、性价比高，更为重要的是它的数据是串行输出，节约了单片机的管脚资源。

一般情况下，和单片通信的管脚由以下4个：片选端CS、时钟输入端CLK、数据输出端DO、模式选择输入端DI。通过对时序图的分析发现，DI和DO不是始终同时有效，因此在设计电路时，可以将此二管脚并接到一起作为一个管脚连接到单片机上。ADC转换流程大致如下。首先是使能选中芯片，即要拉低片选CS，并且要保持该电平到转换完毕，因为当CS置位的时候，该芯片是不能使用的；其次是要发送一个起始信号，这就需要在第一个时钟的下降沿到来之前拉高DI；再次是要输入通道选择控制字进行转换通道选择，通道控制的选择需要在接下来第2、3个脉冲下降沿来临之前输入两位数据文中先后对DI输入1，0；最后是从DO端输出AD转换结果，即在先在第4时钟下降沿到第11个时钟下降沿之间的每一个下降沿都会输出A／D转换结果，高位在前，共8位，接下来在从第11个时钟下降沿到第19个时钟下降沿的每个时钟下降沿又一次

输出和之前相反的数据，也是8位，只是这个时候是低位在前；最后便是拉高CS，禁止使能A／D转换，对该2个8位数据进行比对，将转换结果送到数据寄存器中。图5是ADC转换的流程图。

4 看门狗MAX813L

在单片机构成的系统当中，单片机的工作往往会受到来自外界干扰，导致程序陷入死循环，进而使得单片机无法正常工作，单片机的手动复位又有其局限性，为此文中采用专门监测单片机运行状态的芯片MAX813L。该芯片不仅能实现系统复位，还可以监测电源状态，当出现掉电或者低压等情况时保护重要数据。

4．1 系统复位

当系统受到某些干扰的影响，使得系统程序跑飞，当该芯片的看门狗信号输入端WDI在超过1．6 s时间内得不到清除定时器的脉冲时，看门狗输出管脚WDO将由高电平变为低电平，根据图6会发现，复位输入端MR会被拉低成低电平，当这个低电平保持时间在140 ms以上时，复位信号输出端RST会复位信号，从而复位CPU。根据前面分析，系统的正常运行需要最多以1．6 s的时间间隔给看门狗输入端输入脉冲。文中使用定时器0的工作方式1每隔50 ms给看门狗芯片一个清定时器脉冲。喂狗的实现代码如图7所示。

4．2 电源监视

当电源故障输入管脚的电位低于1．25 V时，电源故障输出端的电平会由高变低，导致微处理器P32管脚的电平发生变化，进而触发外部中断0，执行中断服务程序，即冻结寄存器的内容，保存RAM中的数据，激活掉电模式，进入掉电工作状态。要想退出掉电模式，系统必须复位。电源监视的部分代码如图8所示。

5 状态参数保护

智能继电器在信号处理的过程中，有很多参数需要存储，而且需要在外部供电掉电的情况下，能够继续保持到下次外部供电恢复。一般的参数存储方法是使用静态RAM外加铬镍电池及外加辅助电路，但是该种方法存在很多弊端。因此，文中采用AT24C02来实现数据保护。这主要得益于它体积小、使用灵活，而且不会因为系统掉电、干扰等原因丢失数据，有效地保存各种参数。图8的参考代码可以实现根据负载电流的过流情况发送不同的控制指令并及时保存保存此时的负载电流。

6 结语

本文设计的CAN总线智能继电器除了具备普通继电器的接通和关断功能以外，还具有如下功能：现场总线通信功能，即改变传统系统中点对点控制方式，通过总线指令实现继电器的通断，减轻设备总量；负载电流检测功能，即实时监测继电器负载电流状况，并且是可查询的；负载电流过载保护和短路跳闸功能，并且跳闸阈值可以离线设置；继电器的触点通断状态实时监测功能，即可有