Лабораторный стенд «Интерфейс CAN в микроконтроллерных и промышленных сетях» (настольное без консоли), CAN

Описание

Стенд предназначен для проведения лабораторно-практических работ для студентов высших, средних и профессионально-технических учебных заведений с целью получения знаний, опыта и навыков работы с промышленным интерфейсом CAN в сетях из нескольких устройств и изучения физических принципов передачи данных через интерфейс. После выполнения лабораторно-практических работ обучаемый получит знания в работе с микроконтроллером, имеющим интерфейс CAN, изучит протокол высокого уровня CAN open, а также получит опыт работы с промышленным датчиком температуры с интерфейсом  CAN. Это позволит получить знания, которые можно использовать во многих областях применения интерфейса CAN, таких как автомобильная промышленность, технологии умного дома и промышленная автоматизация. Стенд также позволяет повысить опыт в программировании микроконтроллеров, пополнить знания в языках программирования C, C++ и Assembler.

Рисунок 1. Внешний вид стенда

Состав:

1. Моноблок (1 шт.)
   • Персональный компьютер
   • Блок микроконтроллера CAN
   • Блок программно-управляемого приемопередатчика
   • Блок осциллографа, логического анализатора и промышленного устройства CAN
   • Блок сведений об интерфейсе CAN
2. Соединительные, приборные провода (20 шт.)
3. Комплект учебно-методических пособий (2 шт.)
4. Программное обеспечение (1 компакт-диск).

Функциональность стенда и его структура
Особенностью исполнения данного стенда является конструкция в виде моноблока со встроенным персональным компьютером. Это позволяет экономить пространство при размещении стенда и избавляет от излишка проводов для подключения модулей. Выводы материнской платы ПК доступны на задней панели корпуса. На ПК установлена операционная система Windows.
Специально для стенда разработан комплект учебно-методических пособий, которые помогут изучить интерфейс CAN как в теории, так и на практике, а также помогут с легкостью разобраться в работе стенда. Комплект учебно-методических пособий состоит из трёх руководств: теоретическое, управление стендом и лабораторный практикум. В теоретическом руководстве даётся описание основных моментов программирования микроконтроллера, теоретический материал по интерфейсу CAN, а так же основные знания по протоколам, работающим в сетях CAN, некоторые из которых изучаются в рамках данного стенда. Руководство по управлению описывает принципы работы с каждым узлом стенда и как применить полученные знания в теории на реальном оборудовании. В конечном итоге в рамках лабораторного практикума закрепляются знания, полученные от теоретического материала, – студенты создают и настраивают сеть на изучаемом интерфейсе, используя различное оборудование.

Рисунок 2. Внешний вид моноблока

Рисунок 3. Вид задней панели корпуса моноблока

Блок микроконтроллера CAN
Модуль предназначен для изучения аппаратных приемопередатчиков CAN в составе микропроцессорных систем. Модуль представлен следующими функциональными частями:

• Двухстрочный жидкокристаллический цифробуквенный дисплей (1 шт.)
• Емкостный генератор логических уровней (2 шт.)
• Светодиод (4 шт.)
• Трансляторы уровней CAN (2 шт.)
• Микроконтроллер STM32F407VG (1 шт.)
• Емкостная кнопка сброса целевого микроконтроллера (1 шт.)
• Отладчик для микроконтроллера ST-Link v2 (1 шт.)

Блок программно-управляемого приемопередатчика
Модуль предназначен для реализации интерфейса CAN в микропроцессорных системах, не оснащенных аппаратным ускорителем CAN. Модуль представлен следующими функциональными частями:

• Кнопочный выключатель (2 шт.)
• Светодиод (4 шт.)
• Транслятор уровней CAN (1 шт.)
• Программно-управляемый приемопередатчик CAN MCP2515 (1 шт.)
• Блок виртуального COM-порта (1 шт.)
• Блок имитации шины CAN (длинной линии) (1 шт.)

Блок осциллографа, логического анализатора и промышленного устройства CAN
Модуль предназначен для исследования логических временных диаграмм CAN-обменов и для изучения готовых промышленных устройств с интерфейсом CAN. Модуль представлен следующими функциональными частями:

• 16-и канальный логический анализатор сигналов (1 шт.)
• Цифровой, двухканальный осциллограф (1 шт.)
• Датчик температуры с интерфейсом CAN (1 шт.)

Блок сведений об интерфейсе CAN
Блок предоставляет наглядную информацию о формате базового кадра интерфейса CAN, а так же схемы типовой сети CAN и приемопередатчика CAN.
Все блоки стенда можно коммутировать между собой приборными проводами.

Перечень лабораторных работ

1. Знакомство с комплексом, изучение программного и аппаратного обеспечения модуля осциллографа, логического анализатора и промышленного устройства CAN.
2. Изучение физических принципов передачи информации в CAN-сетях: влияние длинных линий на дальность передачи.
3. Изучение микроконтроллера с поддержкой аппаратных интерфейсов CAN: прием и передача информации между интерфейсами в режиме пересылки пакетов.
4. Режим прямого доступа к памяти для ускорения передачи в микроконтроллере.
5. Изучение микросхемы программно-управляемого приемопередатчика CAN. Интерфейс SPI, программирование, перехват пакетов. Пересылка пакетов.
6. Протокол высокого уровня CAN open. Особенности передачи, адресация, разрешение коллизий.
7. Изучение промышленного модуля измерения температуры. Взаимодействие, формат передач, режимы работы.

Характеристики:

• Напряжение электропитания, В 220
• Частота питающего напряжения, Гц 50
• Диапазон рабочих температур, ºС +10 … +40
• Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 410 х 357 х 168
• Количество мест для обучаемых 3