双通道数字式隔离器ADUM1201在CAN总线通信系统中的应用
RS232、RS485、CAN总线隔离方案
串行通信总线RS-232(EIA232)和RS(EIA/TIA485)规约只规定了物理层，从而信号协议允许由用户来定义，或者按照规定在物理层使用它们的其它标准来定义。
另外，CAN总线规定了物理层和数据链路层。
RS-232总线RS-232总线标准是最常见的串行通信总线标准之一，最初制定于1962年，用于计算机和调制解调器之间的通信。
它目前仍广泛用作系统间的通信链路，其简易、灵活性以及长期的成功使用决定了它的继续流行。
它适合于点对点通信，采用两根具有接地参考信号的专用非平衡的单端线可提供全双工通信。
一般在高噪声数据通信、工业/电信诊断端口等方面的应用中，都要涉及到RS232隔离。
而我们传统的RS232隔离一般要包括电源隔离和信号隔离两部分，如图5所示为我们用光电隔离（6N137）的常用方案。
图5 传统RS232隔离（光电）方案而采用磁耦数字隔离器方案，则简单方便的多，我们可以直接选用ADM3251E来替代复杂的光电隔离电路，ADM3251E内部集成了DC-DC电源隔离和信号隔离。
这样无论从体积上，还是性能上都优于传统的光电隔离。
如图6所示：RS-485总线规定RS-485标准用来驱动多达32对驱动器和接收器。
其通用性和驱动长4000 m电缆的能力使得它常用于各种应用，尤其是远距离的系统之间互连。
小型计算机系统接口(SCSI)和PROFIBUS协议都采用RS-485标准用于通信。
在RS-485通讯总线中，由于实际应用现场的环境十分复杂，往往存在着高电压、大电流的危害，所以隔离是十分必要的，同样我们RS-485的隔离也是由电源隔离与信号隔离两部分组成的。
传统的光电隔离RS-485方案如图8所示：而采用磁耦数字隔离器方案，则简单方便的多，我们可以直接选用ADM2483来替代复杂的光电隔离电路，ADM3251E内部集成了一个三通道的信号隔离器。
这样无论从体积上，还是性能上都优于传统的光电隔离。
如图9所示：CAN总线CAN总线标准，最初是为汽车应用开发的，它规定了一种2线串行通信协议，允许高达1 Mbps的数据速率、多达30个结点和40米的最大电缆长度。
飞行时间质谱仪测控网络及分析器高压程控电源的设计
㊀２０２１年㊀第５期仪表技术与传感器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｓｅｎｓｏｒ２０２１㊀Ｎｏ．５㊀基金项目：国家自然科学基金项目（２１６０５１０７）；中央高校基本科研经费项目（ＳＣＵ２０１５ｃ００３）收稿日期：２０２０－０６－１９飞行时间质谱仪测控网络及分析器高压程控电源的设计付㊀玉１，贺飞耀２，李㊀宏２，张超凡１，翟培建３，罗㊀英３，赵忠俊４，段忆翔１（１．四川大学机械工程学院，四川成都㊀６１００６５；２．四川大学生命科学学院，四川成都㊀６１００６５；３．成都艾立本科技有限公司，四川成都㊀６１１９３０；４．四川大学化学工程学院，四川成都㊀６１００６５）㊀㊀摘要：为了实时有效地控制飞行时间质谱仪的各工作模块，简化各系统之间的通讯方式，提出了基于ＣＡＮ总线的测控网络，各模块集成了微处理器和ＣＡＮ总线接口，作为ＣＡＮ总线中的节点，在仪器内部实现点对点的数据传输，从而提高了仪器的可扩展性㊂此外，为给飞行时间质谱仪分析器提供连续可调㊁均匀稳定的高精度电场，提出了一种模块化㊁小型化的电源系统设计方案，该方案使用数模转换芯片实现输出电压的数字化控制，通过线性差值优化了电源的性能㊂将其配合自制的飞行时间质谱仪对实际样品进行测试㊂结果表明：采用该方案的飞行时间质谱仪控制系统稳定㊁可靠，分析器电源系统控制精度满足仪器设计要求㊂关键词：飞行时间质谱仪；ＣＡＮ总线；控制系统；高精度电源中图分类号：ＴＰ２７３㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００２－１８４１（２０２１）０５－００５８－０５ＤｅｓｉｇｎｏｆＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＮｅｔｗｏｒｋｆｏｒＴｉｍｅ⁃ｏｆ⁃ｆｌｉｇｈｔＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒａｎｄＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＰｒｏｇｒａｍ⁃ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙｆｏｒＡｎａｌｙｚｅｒＦＵＹｕ１，ＨＥＦｅｉ⁃ｙａｏ２，ＬＩＨｏｎｇ２，ＺＨＡＮＧＣｈａｏ⁃ｆａｎ１，ＺＨＡＩＰｅｉ⁃ｊｉａｎ３，ＬＵＯＹｉｎｇ３，ＺＨＡＯＺｈｏｎｇ⁃ｊｕｎ４，ＤＵＡＮＹｉ⁃ｘｉａｎｇ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｅｎｇｄｕＡｌｉｂｅｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１１９３０，Ｃｈｉｎａ；４．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｍｏｄｕｌｅｓｏｆｔｈｅｔｉｍｅ⁃ｏｆ⁃ｆｌｉｇｈｔｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｉｎｒｅａｌｔｉｍｅａｎｄｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｃｏｍ⁃ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｅｓｙｓｔｅｍｓ，ａｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎＣＡＮｂｕｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＥａｃｈｍｏｄｕｌｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒａｎｄＣＡＮｂｕｓ．ＡｓｔｈｅｎｏｄｅｏｆＣＡＮｂｕｓ，ｔｈｅｐｏｉｎｔ⁃ｔｏ⁃ｐｏｉｎｔｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ａｍｏｄｕｌａｒａｎｄｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙａｄｊｕｓｔａｂｌｅ，ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｓｔａｂｌｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｆｏｒｔｈｅｔｉｍｅ⁃ｏｆ⁃ｆｌｉｇｈｔｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒａｎａｌｙｚｅｒ．Ｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｄｉｇｉｔａｌ⁃ａｎａｌｏｇｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｈｉｐｗａｓｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ，ａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｌｉｎｅａｒｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅａｃｔｕａｌｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｗｉｔｈａｎｉｎ⁃ｈｏｕｓｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｔｉｍｅ⁃ｏｆ⁃ｆｌｉｇｈｔｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｉｍｅ⁃ｏｆ⁃ｆｌｉｇｈｔｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅｉｓｓｔａｂｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｉｍｅ⁃ｏｆ⁃ｆｌｉｇｈｔｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ；ＣＡＮｂｕｓ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ０㊀引言飞行时间质谱仪（ｔｉｍｅ⁃ｏｆ⁃ｆｌｉｇｈｔｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，ＴＯＦ－ＭＳ）因其具有分析速度快㊁分析精度高等特性而成为一种重要的物质定性定量分析仪器，被广泛应用于环境污染物㊁违禁药品㊁爆炸物的检测［１］㊂ＴＯＦ－ＭＳ对工业过程㊁环境空气和汽车尾气中的挥发性有机化合物中组分的识别具有良好的选择性和超低浓度的检测灵敏度，因而得到了很好的发展［２－３］㊂随着模块化㊁小型化质谱技术的发展，人们渴求一种智能化的控制方式，能实现仪器系统各模块间的通信与控制㊂姜若邻［４］研制的ＴＯＦ－ＳＩＭＳ离子束偏转电源及真空测控系统利用ＧＭ８１２５串口扩展芯片实现多部真空规及分子泵的控制，将多个外围设备挂载在同一控制板上，接线复杂，不利于仪器的后期维护；利用旋钮电位器手动调节电源的输出，不利于实现仪器自动化控制㊂李明等［５］研究了ＣＡＮ总线在四极质谱仪中的应用，表明了ＣＡＮ总线对质谱仪器发展的重要意义㊂王继增等［６］利用ＲＳ４８５总线实现高压直流电源远程㊀㊀㊀㊀㊀第５期付玉等：飞行时间质谱仪测控网络及分析器高压程控电源的设计５９㊀㊀控制；秦怡等［７］研制的基于ＬａｂＶＩＥＷ的程控直流高压电源设计中计算机通过蓝牙传输数据控制电源的输出㊂王继增㊁秦怡等的研究均能实现电源的自动化控制，但是通信方式的抗干扰能力㊁实时性和可扩展性还有待提高㊂本研究利用结构简洁㊁性能可靠以及节点扩展灵活的ＣＡＮ总线将各控制模块连接成控制网络，形成分布式控制系统㊂ＣＡＮ总线的运用使得仪器模块化成为可能，能进一步降低同类型仪器的设计工作量，共享通用部件，以便仪器的组装㊁调试㊁后期维护及功能扩展㊂在电源控制系统中，利用智能化的控制方式，实现仪器各节点的集中统一控制；利用分段线性差值对分析器高压直流电源输出数据进行修正，实现了高压直流电源０．１Ｖ的调节㊂目前，总控制网络及电源控制系统已经成功稳定地运用于自行研制的ＴＯＦ－ＭＳ㊂１㊀总体测控系统设计系统的整体结构如图１所示，主要由主控制板㊁分析器高压直流电源控制板㊁离子源中低压电源控制板㊁脉冲电源控制板㊁射频电源控制板组成，各控制板作为ＣＡＮ总线的节点被接入通信网络中，可以达到弹性增加及调整系统功能的目的㊂上位机软件通过以太网将控制指令发送至主控制板微处理器，微处理器对指令进行解析，实现对真空规检测值的读取㊁对分子泵参数的监测与控制，并将上位机传送的指令在ＣＡＮ总线中进行广播，实现对各电源控制系统的控制及数据传输㊂整个系统由２４Ｖ线性电源供电㊂本文的主要研究内容为主控制系统以及分析器高压直流电源控制系统的设计与测试㊂图１㊀测控系统总体结构图２㊀控制板硬件电路设计２．１㊀主控制板电路设计主控制板微处理器选用ＳＴＭ３２Ｆ４０７作为主控芯片，主频为１６８ＭＨｚ，拥有丰富的外设资源，能够完成高压参数的采集与处理㊁参数控制㊁逻辑控制㊁网络通信等功能㊂主控制板的硬件电路设计框图如图２所示㊂图２㊀主控制板硬件电路结构图ＳＴＭ３２Ｆ４０７自带ＣＡＮ控制器，支持ＣＡＮ２．０Ａ／Ｂ标准，最高通讯速率为１Ｍｂｐｓ，满足各节点通信速度要求㊂ＣＡＮ总线收发器选择ＴＪＡ１０５０芯片，与ＣＡＮ控制器组成闭环通信网络㊂采用双通道数字隔离器件ＡＤＵＭ１２０１，配合隔离电源实现ＣＡＮ接口的隔离㊂与传统的单通道光电隔离相比，基于磁隔离技术的ＡＤＵＭ１２０１在同一芯片内部提供正向和反向两通道，简化了硬件结构，具有更好的性能㊂ＴＯＦ－ＭＳ在工作中有数据交互的需求，上位机向下位机传达控制命令，下位机采样的数据实时传回上位机，数据传输速率要求高，数据量大㊂以太网具有硬件成本低㊁开发周期短㊁传输速度快㊁不易掉线等优点，因此被广泛应用于质谱仪测控系统中［８］㊂在本设计中采用Ｗ５５００嵌入式以太网控制器实现下位机与上位机的通信，数据通过网络电缆传输以保证其稳定性㊂Ｗ５５００内部使用逻辑门电路集成全硬件ＴＣＰ／ＩＰ㊀㊀㊀㊀㊀６０㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＭａｙ．２０２１㊀协议栈㊁ＭＡＣ层㊁ＰＨＹ层，与传统采用软件编程的以太网接入设备相比，直接使用硬件协议实现数据流的处理工作，使主控制芯片只需承担应用层控制信息的处理任务，让单片机接入以太网的设计更为简捷和高效㊂质谱仪的质量分析器及检测器工作时处于高真空状态㊂低真空度可能导致内部高压部件放电，引起额外的分子－离子反应，使质谱图复杂化，损坏检测器［９］㊂质谱仪的高真空状态由分子泵和真空规共同保证㊂真空规选择皮拉尼冷阴极复合规ＰＫＲ２５１（德国Ｐｆｅｉｆｆｅｒ），测量范围涵盖整个高真空到超高真空，输出模拟信号０ １０Ｖ，利用模数转换芯片ＡＤ７３２４将模拟信号转换为数字信号，通过ＳＰＩ总线将信息传送给微处理器；采用３００Ｌ／Ｓ分子泵（德国Ｐｆｅｉｆｆｅｒ）及０．７ｍ３／ｈ前级机械泵抽取真空，该分子泵通过电子驱动模块来控制其开㊁关机以及转速，控制命令的传送由ＲＳ２３２总线实现㊂微处理器经电平转换芯片ＭＡＸ３２３２将ＴＴＬ电平转换为ＲＳ２３２电平，与分子泵驱动模块进行通讯㊂２．２㊀分析器高压直流电源控制系统设计传统的飞行时间质谱仪供电系统通常由多个线性电源组成一个电源柜，通过电位器或拨档开关调整电压㊂线性电源具有技术路线成熟㊁纹波小㊁无高频噪声等优点，但是其体积大，不便于移动；基于人工调节的方式，调节速度慢，调节精度低，不利于质谱技术的集成化与商业化发展㊂随着电源技术的发展，现有的模块化小型开关电源，其技术指标已经可以满足飞行时间质谱仪的需求［１０］㊂因此选择整合度高㊁精度高的开关电源代替体积大㊁成本高的线性电源㊂ＴＯＦ－ＭＳ的直流供电系统由离子源电压控制系统和分析器高压控制系统组成㊂分析器的电压包括：反射电压ＵＲｅｆｌｅｃｔ（０ ＋５００Ｖ），加速电压ＵＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ（－１５００ ０Ｖ），栅网电压ＵＧｒｉｄ（－５００ ０Ｖ），微通道板电压ＵＭＣＰ（－２５００ ０Ｖ）㊂利用ＳＩＭＩＯＮ软件模拟电源稳定度与ＴＯＦ－ＭＳ极限分辨率之间的关系，为仪器的电源系统精度指标设计提供理论基础［１１］，根据模拟结果，分析器直流高压电源的稳定度与仪器的极限分辨率满足式（１）：Ｒ＝ＵΔＵ（１）式中：Ｕ为电压值；ΔＵ为电源微小变化；Ｒ为仪器极限分辨率㊂仪器的分辨率受各种因素的限制［１２］，显然电源精度越高，仪器的极限分辨率也越高㊂设计中选用纹波精度为十万分之一的高精度开关电源模块为分析器工作提供稳定电场㊂该模块的插针式㊁小体积结构利于集成在电路板上，性能方面满足飞行时间质谱仪设计需求，能够使用软件控制输出电压自动升降，自动优化质谱仪电压参数㊂电源控制系统硬件电路结构框图如图３所示㊂选择１６位四通道数模转换芯片ＡＤ５７５４Ｒ控制高压电源的输出，减少器件数量以提高整体可靠性㊂ＡＤ５７５４Ｒ选择０ １０Ｖ输出档，控制高压电源模块输出零到满量程范围，对于最高电压２５００Ｖ的输出，其分辨率约为０．０３８Ｖ，而实际输出设置电压的步进值为０．１Ｖ，完全满足设计要求㊂为了让仪器使用者实时了解质谱仪运行时高压直流电源的输出状态，增加了电压反馈测量功能㊂利用采样电阻分压的方式将高压输出值降为０ １０Ｖ，通过四通道模数转换芯片ＡＤＳ８６９４和用于实现阻抗匹配的电压跟随器组成的反馈网络实现电压采样㊂图３㊀电源控制系统硬件电路设计结构框图３㊀系统软件设计软件设计主要包括主控制板的软件设计和各节点的软件设计㊂主控制板接收到上位机发送的控制命令后，经ＣＡＮ总线向各节点广播㊂各节点给出应答并执行相应操作，上传测量数据㊂整个系统将ＣＡＮ总线各节点的功能设计成任务，根据任务的优先级进行调用㊂３．１㊀主控制板软件设计主控制板作为转播中心，除了要实现与上位机的通信，向各节点发送或接收来自各节点的信息外，还要监控真空环境的参数㊂真空规输出０ １０Ｖ电压信号，电压值与真空值之间满足一定的关系式，读取电压信号后利用转换公式计算出真空值，显示在上位机㊀㊀㊀㊀㊀第５期付玉等：飞行时间质谱仪测控网络及分析器高压程控电源的设计６１㊀㊀界面㊂分子泵的控制由一系列命令组成，包括分子泵启停㊁状态㊁转速㊁串口控制等，通信协议为主从模式，数据格式如下：主机向从机发送ＭＥＳＳＡＧＥ＋ＣＲＣ；从机回答主机ＡＮＳＷＥＲ＋ＣＲＣ，其中ＣＲＣ是十六进制的２个ＡＳＣＩＩ码，代表终止符㊂ＣＡＮ节点实现通信包括以下流程：初始化ＣＡＮ通信目标引脚及对应端口时钟，使能ＣＡＮ外设时钟，配置ＣＡＮ外设工作模式㊁波特率等；在库函数中调用发送或接收信息的相关函数；调用确认是否发送或接收成功的相关函数㊂ＣＡＮ总线工作时按任务优先级依次执行各任务，采用中断的方式执行指令㊂微处理器ＳＴＭ３２Ｆ４０７与Ｗ５５００之间采用ＳＰＩ串行通信的方式，在通信中需要通过ＳＰＩ接口配置Ｗ５５００各寄存器的值，包括ＩＰ地址寄存器㊁ＭＡＣ地址寄存器㊁子网掩码寄存器等㊂在本系统中，下位机工作在服务器模式，通过ＴＣＰ／ＩＰ与工作在客户端模式的上位机通信㊂ＴＣＰ具备一种确保传输准确的机制，即三向握手机制：接收方收到数据后，向发送方发送确认消息，发送方收到确认消息后才发送数据［１３］㊂这种机制使通信具有很强的可靠性㊂３．２㊀电源控制系统软件结构在分析器高压电源接入ＣＡＮ总线网络之前，利用网络调试助手控制各通道高压电源的输出㊂在各高压电源模块的零至满量程输出范围内均匀选取１００个点，利用高压探头加Ａｇｉｌｅｎｔ五位半高精度数字电压表的组合测量这１００个点的电压㊂以５００Ｖ电源模块为例，每隔５Ｖ测量一个点的数据，发现在相同的二进制编码下理论电压输出值和实际测量值之间随着编码值的增大，误差值也越来越大，结果如图４所示㊂图４㊀理论电压输出值与实测值对比图将这１００个点的数据，包括ＤＡＣ编码㊁单片机ＡＤＣ采样编码㊁高压电源模块输出值作为标定数据，采用Ａｃｃｅｓｓ构建数据库系统，用于保存各通道的标定数据㊂将分析器高压直流电源控制节点接入ＣＡＮ总线，与主控制板㊁上位机组成整体网络后，在上位机控制软件中导入标定数据，设置电压时通过判断预置电压与数据库中所选取电压点分界值的关系，运用分段线性差值的方法计算相应的ＤＡＣ编码，具体控制流程如图５所示㊂图５㊀电压设置流程分段线性差值方法即根据分段线性插值原理，将每两个相邻节点用线段连接起来㊂上述标定的１００个点就是用于拟合的特征点，假设这些特征点为（Ｄ１，Ｖ１），（Ｄ２，Ｖ２）， ，（Ｄ１００，Ｖ１００），则位于两个特征点之间的任意一点的电压就可以按照式（２）求出㊂特征点的选取应尽量分布均匀，且数量越多拟合出来的多折线段越接近真实的曲线，这是一种以工作量换取高精度的方法［１４］㊂Ｖ＝Ｖｉ＋１－ＶｉＤｉ＋１－Ｄｉ（Ｄ－Ｄｉ）＋Ｖｉ（２）式中：Ｄｉ＜Ｄ＜Ｄｉ＋１，ｉ＝１，２，３， ，１００㊂４㊀实验部分４．１㊀高压电源性能测试高压电源工作时易受到外界环境因素的干扰，如脉冲电源干扰㊁工频干扰等，设计滤波电路，保证电源电压低纹波，通过对干扰源进行屏蔽和接地处理，利用ＲＩＧＯＬＤＳ２０７２Ａ示波器（交流耦合，２０ＭＨｚ带宽）测量４路电源（ＵＲｅｆｌｅｃｔ，ＵＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ＵＧｒｉｄ，ＵＭＣＰ）在５０Ｖ输出时的纹波，结果均低于２５ｍＶ，完全满足设计要求㊂４．２㊀仪器性能测试设计的主控制板与分析器高压直流电源控制板已成功运用在自制的飞行时间质谱仪中㊂仪器的人机交互软件采用Ｃ＃编写㊂整个系统的参数设置通过㊀㊀㊀㊀㊀６２㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＭａｙ．２０２１㊀计算机来配置㊂质谱仪微通道板ＭＣＰ上的数据信息由采集卡传送到上位机处理，高压电源电压数据经标定后导入上位机保存㊂质谱仪工作前，首先在上位机的 仪器设置 选项中设置好分析器电源的电压参数及真空系统相关参数，然后在 采集设置 设置谱图采集的采样率㊁采集时长㊁累加次数及保存路径等参数，最后点击 开始 按钮，上位机下发控制命令，仪器开始采集数据㊂图６为上位机仪器参数设置界面㊂图６㊀上位机仪器参数设置界面为测试所设计的飞行时间质谱仪的功能完整性及分辨率大小，对某气体进行测量，在５０ｓ内以２０ｋＨｚ频率累加采集信号，飞行时间约为２７．４８２μｓ处的峰显示如图７所示㊂分析得到分辨率约为２０８１，与设计的目标分辨率基本一致㊂该仪器在长时间工作中，控制系统运行可靠，分析器高压直流电源输出稳定㊂图７㊀飞行时间质谱仪测量数据５㊀结论随着质谱仪器的发展，传统的系统测控模式早已不能满足实际需求㊂本研究基于此提出并成功研制的基于ＣＡＮ总线网络的飞行时间质谱仪测控系统具有性能可靠㊁结构简洁的特点㊂该测控网络具有普遍适用性，提高了仪器功能可扩展性，为质谱仪测控系统的未来提供了一种具有发展潜力的思路㊂本研究引入了一种紧凑的㊁模块化的电源解决方案，通过高精度Ｄ／Ａ㊁Ａ／Ｄ转换实现电源输出及读取，并通过分段线性插值提高了电源的控制精度㊂该电源解决方案的灵活性使得其同样适用于其他类型仪器的活动电源设计㊂参考文献：［１］㊀王健，胡永华，田振峰，等．真空紫外灯电离源飞行时间质谱仪的研制及应用［Ｊ］．分析试验室，２０１６，３５（１０）：１２３６－１２４０．［２］㊀ＴＯＮＯＫＵＲＡＫ，ＫＡＮＮＯＮ，ＹＡＭＡＭＯＴＯＹ，ｅｔａｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐ⁃ｍｅｎｔｏｆａｃｏｍｐａｃｔｌａｓｅｒ⁃ｂａｓｅｄｓｉｎｇｌｅｐｈｏｔｏｎｉｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｉｍｅ⁃ｏｆ⁃ｆｌｉｇｈｔｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，２０１０，２９０（１）：９－１３．［３］㊀霍蕾，高伟，苏海波，等．高灵敏ＶＯＣｓ在线真空紫外单光子电离飞行时间质谱仪的研制［Ｊ］．质谱学报，２０１８，３９（２）：１７１－１７９．［４］㊀姜若邻．ＴＯＦ－ＳＩＭＳ离子束偏转电源和真空测控系统的研制［Ｄ］．长春：吉林大学，２０１６．［５］㊀李明，李凯，欧阳证．ＣＡＮ总线在质谱仪研制中的应用［Ｊ］．冶金分析，２０１８，３８（４）：２２－２６．［６］㊀王继增，闫怀海．基于分布式模块的直流高压电源远程控制［Ｊ］．微计算机信息，２００７，２３（２２）：５５－５７．［７］㊀秦怡，史小涛，冯建．基于ＬａｂＶＩＥＷ的程控直流高压电源设计［Ｊ］．仪表技术，２０１５（８）：４４－４６．［８］㊀钱洁，张曙光，李晓旭．基于Ｗ５５００的离子阱质谱数据交互系统设计［Ｊ］．自动化与仪表，２０１６，３１（１０）：２４－２７．［９］㊀刘宝友，刘文凯，刘淑景，等．现代质谱技术［Ｍ］．北京：中国石化出版社，２０１８：４４．［１０］㊀王轶尊．飞行时间质谱仪电源的研制及光电离质谱在聚丙烯催化裂解中的应用［Ｄ］．合肥：中国科学技术大学，２０１６．［１１］㊀莫婷．台式大气压接口飞行时间质谱仪的改进及表征［Ｄ］．上海：上海大学，２０１４．［１２］㊀何健．传统中医与生物大分子分析中电喷雾离子源高分辨串联飞行时间质谱（ＥＳＩ－Ｑ－ＴＯＦＭＳ）研究及其应用［Ｄ］．厦门：厦门大学，２００２．［１３］㊀ＣＡＩＹ，ＸＩＥＷ，ＺＨＡＮＧＨ．Ｒｅｍｏｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｓｗｉｔｃｈｅｄｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｍｏｔｏｒ［Ｊ］．ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１９，５２（３－４）：２７６－２９０．［１４］㊀肖峻，李鑫，赵孟坤，等．分段线性拟合在轮对压装机压力标定中的应用［Ｊ］．组合机床与自动化加工技术，２０１６（４）：１４６－１４９．作者简介：付玉（１９９５ ），硕士研究生，主要研究测试计量技术及仪器㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：９１８９１５７００＠ｑｑ．ｃｏｍ通信作者：段忆翔（１９５７ ），教授，从事新型分析仪器研究与开发㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙｄｕａｎ＠ｓｃｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
adum1201 电路设计 i2c 隔离
adum1201 电路设计 i2c 隔离1.我们需要为i2c通信设计一个隔离电路。
(We need to design an isolation circuit for i2c communication.)2.这个电路需要能够有效地隔离i2c信号。
(This circuit needs to effectively isolate the i2c signal.)3.我们要确保隔离电路不会影响i2c通信的稳定性。
(We need to ensure that the isolation circuit will not affect the stability of i2c communication.)4.隔离电路需要能够传输i2c数据信号。
(The isolation circuit needs to be able to transmit i2c data signals.)5.我们需要考虑隔离电路对i2c通信速度的影响。
(We need to consider the impact of the isolation circuit on the speed of i2c communication.)6.这个电路需要满足i2c通信的标准要求。
(This circuit needs to meet the standard requirements for i2c communication.)7.我们需要选择合适的隔离元件来设计这个电路。
(We need to select the appropriate isolation components to design this circuit.)8.这个隔离电路需要能够在不同工作条件下都能正常工作。
(This isolation circuit needs to function properly under different working conditions.)9.我们需要保证隔离电路对i2c数据的传输不会出现误差。
电子电路中隔离的全面介绍之总线接口中隔离的应用
对于总线上的这种瞬态干扰，可以采取瞬态仰制方法加以防护。实际应用中采用两级防护措施；使用3个90V的陶瓷放电管（3RM090L-8）（可承受10/700μS，10/700μS为通信线路中感应出雷击电压波形，表示从零值上升到峰值的时间为10ms,下降至峰值一半的时间为700μS，8000V雷击测试）进行共模防护、差模防护，此时过电压被大大削弱到500V左右；再经过PTC（可采用100-200mA、耐压250V以上的自恢复保险丝K250-120U）或20Ω左右的电阻限流。TVS瞬态抑制二极管的选择可以根据芯片的工作电压与耐压决定，一般略高于芯片最高工作电压，RS485芯片可以选择P6KE15CA，RS232芯片可以选择P6KE18CA。
出现该现象的原因：虽然隔离“切断”了由电路路径形成的环路，噪声电压只出现在隔离层上而非接收机或其他敏感组件上，但是接口电路必须要经过强烈能量的考验。在接口端的瞬态干扰可能会有成百上千伏的电压但持续时间很短，在切换大功率感性负载（电机、变压器、继电器），闪电等过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护就会损坏接口。
CAN--bus的隔离与RS232的隔离方案基本相同，数字隔离器的应用是在CAN控制器与CAN收发器之间，而且大部分也是隔离RX （收）、TX（发）。所以应用于RS232隔离的型号都可用于CAN--bus的隔离。
但是ADI目前还没有集成CAN收发器的数字隔离芯片，TI的ISO1050是一款集成了隔离的CAN收发器，在具体的应用中大家可以参考多种方案，以便选出最佳方案。
第四种就是采用各大厂商的隔离型RS485的芯片，比如ADI的ADM2483、TI的ISO3082或NVE的IL3585，但是这些虽然集成了隔离与RS485收发器，却仍然需要双电源供电。而ADI的新品ADM2587E/2582E，则完全集成了DC-DC隔离电源、数字隔离器、RS485收发器。真正的实现了RS485的完全隔离。
CAN接口电路设计
CAN接口电路设计系统各模块硬件设计完成后需考虑模块间相互通信的实现。
由于整体系统采用CAN总线进行作为通信网络，基于各模块通信的稳定性和同一性考虑，统一的CAN接口电路设计成为必要。
针对不带有CAN通信接口的芯片来讲，CAN总线接口电路由CAN总线控制电路和CAN总线收发电路两部分组成。
CAN总线控制器用来完成总线协议的数据链路层和物理层的功能，如对报文的装配与拆分、对接收信息进行过滤和较验等。
应用层功能可由各模块内的微控制器完成。
CAN收发器提供CAN控制器与物理总线之间的接口，在两条有差动电压的总线CANL和CANH上传输数据，可以提高CAN总线的可靠性和驱动能力[i]。
由于系统模块采用了STM32F103R8T6和STM32F103C6T6芯片，这两款微控制器均自带CAN通信接口，只需连接CAN总线收发电路即可接入总线。
为了避免芯片内的CAN控制模块和CAN收发电路的电气不一致造成电气隔离给通信带来麻烦，模块在芯片和CAN收发电路之间添加了CAN总线隔离电路。
图3-23模块总线接口电路如图3-23所示，各模块总线接口电路由采用ADUM1201隔离芯片设计CAN 总线隔离电路和TJA1040收发器设计CAN总线收发电路组成。
传统的CAN总线控制采用光耦合器技术，使用光束来隔离和保护检测电路以及在高压和低压电器环境之间提供一个安全接口。
ADUM1201隔离芯片采用了iCoupler技术取消了光电耦合器中的光电转换，采用iCoupler变压器技术集成变压器驱动和接收电路。
与传统CAN总线控制相比，采用ADUM1201隔离芯片设计的CAN总线控制电路功耗低，数据传输速率高，时序精度高个瞬态共模抑制力优，信号传输方向灵活，硬件电路简单[ii]。
CAN总线隔离电路设计时应注意ADUM1201所隔离的两端有各自的电源和参考地。
电源和参考地之间应接入0.01~0.1μF电容，用来滤除高频干扰。
本模块采用了0.1μF的电容。
采用ADuM1210的CAN总线隔离方法
⑥ 通信 介质 可 为双 绞线 、 轴 电 缆 或光 纤 ， 择 灵 活 ； 同 选
⑦ 总线节点在错误严 重 的情况 下 ， 有 自动关 闭输 出功 具 能， 以使总线上其他节点 的操作不受影 响。 基于 Ｃ ＡＮ 总线 的智 能 节点 的设计 有 经 典 的 电路 。
ｐ ｅ ｍｓｔ０． （ 稿 用 ａｒ ｅｅｃ ｃ投 专 ） ｐ（ ｎ． ｍ ｎ ￣
图 １ 系统 框 图
Ｍ ｒｏ ｒｅ ＆Ｅｂ ｄ ｓｍ ４ ｉ ｃ ｔｌｓ ｍｅ ｅＳｔ ｓ ｃ ｎｏ ｒ ｏ ｌ ｄ ｄｙｅ ５
维普资讯
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引 言
Ｃ Ｎ （ ｏ ｔ ｌ ｒ ｅ ｔ ｏｋ ［ 总线 又称控 制局 Ａ Ｃ ｎｒ ｌ ａＮｅｗ ｒ）０ ｏ ｅ Ａｒ ］ 域网络 ， 最早 由德 国 Ｂ Ｓ Ｈ 公 司推 出， ＯＣ 用于汽 车 内部测
用于接 收 、 发送或接 收缓冲器 ； 为 网络节点提供 硬件支 可
持 ， 且 内 部 还 有 Ａ／ 并 Ｄ转 换 和 Ｐ ＷＭ 发 生 器 等 其 他
气 隔离 。
表 １ Ａ ８ ０ １ Ｏ １ Ａ ８０ １ Ｃ ３比较 表 Ｔ９ ５Ｃ ０ 和 Ｔ９ ５０ ０
功 能描 述 程 序 存储 器容 量 ／ ＫＢ
在 线 编 程 （Ｓ ） ＩＰ ＲＡＭ 容 量 ／ Ｂ ＸＲ ＡＭ 容 量 ／ Ｂ
在片 Ｅ Ｐ Ｅ ＲＯＭ 数 据
Ｐ Ｐ Ｐ Ｐ
接 通 信 距 离 最 远 可 达 １ ｍ （ 率 在 ５ ｋ ／ ０ｋ 速 Ｂ ｓ以 下 ） ；
Ａ ８ Ｃ １ Ｃ １ 出的信 号 不 能 与物 理 总线 直 接相 Ｔ ９５Ｃ ０ 输
adum1201arz工作原理
adum1201arz工作原理adum1201arz工作原理介绍ADUM1201ARZ是一种高速数字隔离器，广泛应用于工业控制和通信系统中。
它的工作原理基于隔离与转换电路，能够可靠地传输高速数字信号，并且具有良好的电气隔离性能。
隔离原理ADUM1201ARZ采用了表面绝缘层技术(SIL)，使得芯片的输入端和输出端之间能够实现电气隔离。
这种绝缘层是通过高精度的工艺在芯片表面形成的，能够有效地阻隔高压和高频信号的传导。
因此，在信号传输过程中，输入端与输出端之间不存在任何电气接触，进而实现数据传输的安全隔离。
数字信号转换原理ADUM1201ARZ通过内部的隔离引脚，将输入端的数字信号转换为光信号。
具体来说，输入端的信号首先经过一个高速振荡器，将其转换为高频的电信号。
然后，这个电信号经过电光转换器，将其转换为相应的光信号。
光信号经过隔离的绝缘层传输到输出端，再经过光电转换器转换为电信号。
最后，输出端获得与输入端相同的数字信号。
电气隔离性能ADUM1201ARZ在电气隔离性能方面具有很高的要求。
它能够在大量的工业环境中有效地抵抗不同类型的电气噪声和干扰。
具体来说，它能够承受高达5kV的电压，且在高温环境下仍能保持稳定的工作。
此外，ADUM1201ARZ还具有良好的隔离衰减和信号重放特性，可以防止传输过程中的信号损失和失真。
应用领域ADUM1201ARZ被广泛应用于高速数据传输和隔离控制系统中。
它通常被用于工业自动化领域，例如工业机器人、智能仪表以及高速通信设备。
由于其可靠的隔离性能和稳定的信号传输特性，ADUM1201ARZ在这些领域中发挥着至关重要的作用。
总结ADUM1201ARZ作为一种高速数字隔离器，采用了电气隔离与信号转换的原理。
它具有良好的电气隔离性能，能够可靠地传输高速数字信号。
同时，它还具有抵抗电气噪声和干扰的能力。
这使得ADUM1201ARZ在工业控制和通信系统中得到广泛应用。
进一步解释隔离原理ADUM1201ARZ的隔离原理是基于表面绝缘层技术(SIL)实现的。
ADUM1412实现总线隔离教学文案
A D U M1412实现总线隔离ADUM1412实现CAN总线隔离摘要：本电路采用四通道数字隔离器ADUM1412，配合CAN总线收发器和DC-DC隔离电源实现CAN接口的隔离解决方案。
关键字：ADUM1412，CAN隔离本电路采用四通道数字隔离器ADUM1412，配合CAN总线收发器和DC-DC隔离电源实现CAN接口的隔离解决方案。
在此电路中，ADUM1412实现CAN控制器与CAN收发器之间Rx与Tx信号的隔离及CAN收发器控制使能信号的隔离。
与传统的光电隔离电路相比，ADUM1412简单的外部连线，输入输出引脚集成的施密特整形电路，极低的功耗等特性都是光电隔离所无法比拟的优势。
同时ADUM1412可方便的实现电平转换功能，以连接3V的控制系统和5V的外围设备。
ADuM1412是ADI（Analog device, inc）公司推出基于其专利iCoupler磁耦隔离技术的低成本四通道数字隔离器。
ADuM1412隔离器在一个器件中提供四个独立的隔离通道。
两端工作电压范围为2.7V~5.5V，支持低电压工作并实现电平转换。
另外，ADuM1412具有默认输出电平可编程功能。
与其他光电隔离的解决方案不同的是，ADuM1412还具有直流校正功能，有一个刷新电路保证即使不存在输入跳变的情况下输出状态也能与输入状态相匹配，这对于上电状态和具有低数据速率的输入波形或恒定的直流输入情况下是很重要的。
ADuM5241实现CAN接口隔离摘要：本电路采用集成DC-DC隔离电源的双通道数字隔离器ADUM5241，搭配CAN总线收发器实现CAN接口的隔离解决方案。
关键字：ADUM5241，CAN隔离本电路采用集成DC-DC隔离电源的双通道数字隔离器ADUM5241，搭配CAN总线收发器实现CAN接口的隔离解决方案。
ADUM5241集成隔离电源，能够提供5V，10mA的电源功率，可给后端CAN收发器或其他数字隔离器供电，使用方式灵活。
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引言
CAN(Controller Area Network)总线属于现场总线的范畴，它是德国Bosch公司在20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。
自Bosch公司推出CAN总线至今，CAN总线以其系统的实用性、可靠性和经济性而倍受青睐，并获得了长足的进步。
CAN总线是目前唯一有国际标准的现场总线，可实现全分布式多机系统，采用非破坏性总线仲裁技术，可满足不同的实时要求，通信距离最远可达10km(传输率为5kb／s)，通讯速率最高可达l Mb／s(传输距离为40m)；节点数可达110个，传输介质为双绞线或光纤，报文采用短帧结构,带有CRC校验以及其他检错措施,使得数据出错率极低, 可靠性极高。
CAN总线以其卓越的特性，低廉的价格，极高的可靠性和灵活的结构，已被公认为最有前途的现场总线之一。
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sp; 正由于CAN总线具有诸多其他总线无法比拟的特性，所以CAN在许多场合应用广泛。
尤其是在一些强干扰的恶劣环境下，比如工业现场，更是有着重要的应用。
因此在某些应用领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。
虽然CAN接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过CAN驱动器的极限接收电压时，CAN驱动器就无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。
因此，在强干扰环境中，或是高的性能要求下，就必须对CAN总线各个通信节点实行电气隔离。
传统的CAN总线隔离方法是光耦合器技术，使用光束来隔离和保护检测电路以及在高压和低压电气环境之间提供一个安全接口。
目前一般使用6N137光电隔离器件，以Toshiba 公司的6N137为例，该器件工作电压为5V，最高速率10Mbps，工作温度一般为0℃到70℃，隔离电压2500Vrms，并且以DIP8型封装，每个芯片仅提供一个隔离通道。
这些性能已经限制了6N137在更高要求的环境中应用。
因此，ADI公司推出的新型双通道数字隔离器ADUM1201以其诸多优于光电隔离器件的性能优点，在CAN总线以及其他高要求情况下有着广泛的应用前景。
ADUM1201
ADUM1201基于ADI获奖的iCoupler数字隔离器采用平面磁场专利隔离技术。
iCoupler技术是一项专利隔离技术，它是基于芯片尺寸的变压器，而不是基于光电耦合器所采用的LED与光电二极管的组合。
iCoupler技术由于取消了光电耦合器中的光电转换过程，并且采用了iCoupler变压器专利技术集成变压器驱动和接收电路，从而实现了光电隔离器无法比拟的性能优势。
由于使用晶片级制造工艺直接在芯片上制造iCouple变压器，所以iCoupler通道比光电耦合器有效地实现通道之间的集成以及比较容易地实现其它半导体功能。
由于没有光电耦合器中影响效率的光电转换环节，所以iCoupler数字隔离器不需要驱动LED的外部电路，其功耗仅为光电耦合器的1/10到1/50。
这种新的基于电磁的隔离方
法，在抗高温影响方面远优于光耦合器，iCoupler数字隔离器在125℃高温环境下性能和可靠性并不下降，因此可以采用低成本，小体积的SOIC封装，这样不但降低了成本还减小了芯片的体积。
另外，iCoupler数字隔离器的隔离通道具有比光电耦合器更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力。
其额定隔离电压是高隔离度光电耦合器的2倍，并且数据传输速率和时序精度是其10倍。
此外，与光电耦合器不同的是，多通道iCoupler数字隔离器能在同一芯片内提供正向和反向通信通道，这样就可以使得信号的传输方向更加灵活，简化了芯片间的硬件连接线路。
由于基于iCoupler技术，所以ADUM1201具有诸多优于光电隔离器的优点：
●速度更高最高速率可以达到25Mbps。
●功耗更低功耗低于同数据传输率时传统光电隔离器的1/10，最小工作电流0.8mA。
●性能更高时序精度，瞬态共模抑制力，通道间匹配程度均优于传统光电隔离器。
●体积更小集成度更高，印制电路板（PCB）面积为传统光电隔离器的40％。
●价格更便宜每通道成本为传统光电隔离器的40％。
●应用更灵活与传统光电耦合器不同的是，多通道iCoupler数字隔离器能在同一芯片内提供正向和反向通信通道。
ADUM1201所隔离的两端有各自的电源和参考地，电源电压范围在2.7V到5.5V之间，这样可以实现低电压供电，从而进一步降低系统功耗。
电源和参考地之间需要接入0.01μF 到0
.1μF电容，以滤除高频干扰，电容和电源之间的距离应该在20mm以内，这样可以达到更好的滤波效果。
由于两个隔离通道高度匹配，通道间串扰很小，并且采用两通道输入输出反向设计，非常适合CAN总线双向收发的特性，大大简化可隔离器与所隔离两端的硬件连接。
需要注意的是GND1与GND2是两个不同的参考地，否则将达不到隔离的效果。
另外需要注意的是ADUM1201正常工作时，两端的供电源需要同时上电才能保证ADUM1201两通道都能正常工作，如果有一个没有上电就能导致整个芯片无法正常工作。
ADUM1201在CAN总线通信系统中应用
在CAN总线通信节点中，双通道数字式隔离器ADUM1201用来实现CAN控制器和CAN 驱动器之间的电气隔离，以到达更好的抗干扰性能。
一般放在CAN控制器与CAN驱动器之间，也有的CAN控制器被集成在微控制器内部，那么用ADUM1201实现微控制器和CAN驱动器的
隔离即可。
我们用CAN总线组成了一个传送高速公路能见度预警信号的远距离通信网络。
其中利用ADUM1201实现CAN总线节点之间的电气隔离。
CAN总线的具体硬件电路图如图1所示，由图可见，整个硬件电路由微控制器，隔离芯片，CAN总线驱动芯片三部分组成。
微控制器选用微芯公司新款集成CAN总线控制器的PIC18LF458芯片，它是8位COMS单片机，内部采用哈佛总线结构，使得全部指令单字节、单周期化，有利于提高CPU执行指令的速度，从而提高单片机的运行速度。
同时，最低2V供电电压，大大降低系统的功耗，以上特点不光满足了系统需要快速响应的实时性要求，而且满足了系统需要全天候长时间工作的低功耗要求。
CAN驱动器我们选用微芯公司的CAN总线驱动芯片MCP2551，它完全兼容ISO－11898
标准，最高速率可达1Mbps，提供了比82C250更好电磁辐射和抗电磁干扰能力性能，为了更好的确保系统的稳定性，外加电阻R2和R3起限流作用，防止MCP2551受过流冲击，电容C3和C4为小电容以滤除总线上的高频干扰和防止电磁辐射，D1和D2为防雷击管，用来防止总线上的瞬变干扰。
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图1 单片机与CAN总线的硬件连接
隔离芯片ADUM1201处于系统的中间，用来隔离各个传感器节点，它比传统的光电隔离具有更好的性能，ADUM1201消除了传统光电隔离器不确定的传输速率，非线性的传输函数，以及温度和寿命对器件的影响，不需要其他的驱动和分立元件，提供了更见稳定的转化性能，而且在相同的信号传输速率下功耗只有光电隔离器的1/10到1/6。
由图1可见，ADUM1201以单一芯片实现了CAN总线节点之间的电气隔离，而且ADUM1201采用双转化通道，两通道方向相反的特殊结构，非常适合于CAN总线信号的传输，大大简化了系统的硬件结构，同时，由一个隔离芯片代替以往的两个，大大增加了通道间的匹配程度，使系统获得更好的隔离性能。
结语
本文介绍双通道数字式磁隔离器ADUM1201在CAN总线通信系统中的应用，由于ADUM1201的优良特性，用ADUM1201代替传统的光电隔离器件，降低了系统功耗，简化系统结构，增加了系统稳定性，提高了系统的性能。
为CAN总线隔离的实现提供了一种很好的解决方案。
参考文献：
1. 李刚,林凌.现代测控电路[M].北京.高等教育出版社.2004.
2. 杨朔,何莉萍,钟志华.基于CAN总线的电动汽车电池管理系统[J]. 贵州工业大学学报：自然科学版.2004.33(2).90_94。