基于MCP2510通信芯片的多功能污染監測系統的設計

田海燕 張洪波

摘要：本文闡述了基于MPC2510芯片的多功能輻射監測系統的CAN通信設計，詳細說明了CAN通信在實現多個探頭對接主機通信上的軟件具體實現過程。

關鍵詞：CAN;MSP430F5659;協議;MPC2510

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）09-0023-03

0 引言

多功能污染監測儀主要用于自動測量不同物品表面的α、β輻射水平，當輻射水平達到報警閾值后，自動進行報警。內置25種類核素，根據不同的場所可以選擇不同的核素進行測量。此外，儀器具有測量數據保存功能，可以記錄測量中產生的基本信息。多功能污染監測儀系統由多功能污染監測儀主機，手持式α輻射探頭、手持式β輻射探頭、高量程劑量率探頭、超高量程劑量率探頭、地面污染測量探頭、輻射探測模塊（內置）組成。多功能污染監測儀主機可搭配不同的探頭，實現α、β等不同放射性沾染檢測，同時可搭載水下探測器，實現水下25m處γ劑量率測量。多功能污染監測儀主機又由主控制板，液晶屏，高壓模塊，電池等組成，如圖1所示。

系統里最重要的功能就是多功能主機對外部各種探頭的自適應識別功能，在不同的使用環境中，選擇不同的外接探頭實現實時數據的測量功能。這依賴于通信中的可靠協議與通信芯片的選擇。本文就先詳細介紹系統中外部探頭和主機之間的CAN通信的實現。

1 MCP2510概述

Mcp2510是Microchip Technology Inc.（美國微芯科技有限公司）生產的一款控制器局域網絡（CAN）協議控制器，完全支持CAN總線V2.0A/B技術規范。CAN協議引擎的功能是處理所有總線上的報文發送和接收。報文發送時，首先將報文裝載到正確的報文緩沖器和控制寄存器中。利用控制寄存器位，通過SPI接口或使用發送使能引腳均可啟動發送操作。通過讀取相應的寄存器可以檢查通信狀態和錯誤。任何在CAN總線上偵測到的報文都會進行錯誤檢測，然后與用戶定義的濾波器進行匹配，以確定是否將其轉移到兩個接收緩沖器之一中。

2 MCP2510通信功能設計

2.1 控制器的選擇

控制器選用的德州儀器（TI）的MSP430TM系列超低功耗微控制器MSP430F5659。MCP2510通信芯片通過SPI接口與MSP430F5659進行通信。外部數據和命令通過SI引腳傳送到器件中，而數據在SCK時鐘信號的上升沿傳送進去。MCP2510在SCK下降沿通過SO引腳發送接收數據中斷信號INT綁定在MSP430F5659的外部中斷端口上[1]。

2.2 軟件流程圖

如圖2所示，過程監控模塊是設備軟件的核心模塊，實現監測過程中的運行監控功能，通過CAN口下發控制指令，實現對探頭的監測控制，在設備監測過程中，能夠對探頭反饋的數據進行完整監測，使監測人員可以隨時掌握監測狀態;同時，能夠對測試數據進行儲存。所以，下面就對CAN通信的軟件實現具體過程進行詳細的闡述。

2.3 MCP2510控制器的通信軟件設計

軟件設計時，首先通過SPI口操作對MCP2510的相應發送，接收寄存器等進行配置。

3 MCP2510 CAN控制器在多功能輻射監測系統上的應用設計

3.1 CAN通信方式的構思

協議采用CAN2.0B擴展幀[2]，其格式如表1所示：為了自適應識別外部的6種探頭，協議中給各探頭分配了不同的目的地址，在開機時，主機通過廣播的方式對各探頭的地址進行輪訓，判斷與主機相聯接的探頭類型。

在軟件上考慮到各探頭的控制參數特性，制定出兼容的協議，將程序模塊化設計，從不同的程序入口執行對應的探頭應用程序。對具體的探頭，程序自帶核素庫，同時具有“多樣性”和“排他性”，確保誤操作選擇錯誤的核素庫時探頭報錯，不會得到錯誤的探測值。

3.2 CAN通信的軟件設計

3.3 應用情況概述

本文敘述所設計的多功能輻射監測系統已經成功形成產品，供應給XX核電站。經過長時間的使用測試，通信可靠，功能強大，得到核電站人員的廣泛好評。

4 結語

MCP2510 CAN通信模塊可以用于擴展不帶CAN功能模塊的MCU，在不使用通信功能時，可以關閉外設芯片以達到省電的目的。對于節省系統的功耗有著很大的作用。芯片小巧便于攜帶，程序安全可靠?？蓮V泛運用于軍，民品裝備之中。

參考文獻

[1] [美]Joseph J.Carr.射頻電路設計（第3版）[M].北京：電子工業出版社，2001.

[2] 李曉倫.基于CAN總線的樓宇監控系統設計[J].電子元器件應用，2006（10）：39-40+44.