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2022-10-10

如何使用外部触发器输入和输出引脚作为数字I/O？

作者：triv 点击：167

在一些情况下，你可能需要检测数字信号，或者需要在特定状况出现时发送数字信号。这对于可设置为通过外部信号触发的设备是可以做到的。本文分享测试过程。

本文中提到的功能已在下列产品上进行了测试:

?Kvaser Memorator Pro 5xHS

?Kvaser Memorator Pro 2xHS v2

?Kvaser的Windows驱动程序 V5.35

?Kvaser CANlib SDK V5.35

测试前的准备

本次测试中，要使用触发器引脚进行测试，使用的是Kvaser Memorator Pro。

你不需要GPS/Arduino测试板，但信号发生器在测试时非常便捷。如果你想看到不同信号之间的关联，示波器也是很好的选择。

为什么使用Memorator触发器I/O引脚?

在一些情况下，你可能需要检测数字信号，或者需要在特定状况出现时发送数字信号。Memorator不可能取代PLC或高级I/O部件，但在某些情况下，一个数字通道就足够了。

摘自产品的使用说明

Kvaser Memorator Pro 2xHS v2可设置为通过外部信号触发，还可配置为在下降沿和上升沿上触发。

Kvaser Memorator Pro 2xHS v2可设置为通过外部触发器输出引脚，发送外部脉冲。

在通道CAN1上有一个触发器输入，在通道CAN2上有一个触发器输出。两者都是5V逻辑，可使用TTL电平。它们的目的是规定当一个特定事件发生时，执行一个具体类型的操作。

当Kvaser推出 Kvaser DIN Rail SE400S-X10，及其附加?？槭?，包括支持在Kvaser Memorator Pro v2设备上处理I/O引脚。我们现在可以直接控制Kvaser Memorator Pro设备上的数字输入和输出。

可使用CAN1上的触发器输入和CAN2上的触发器输出，作为通过CANLib或t脚本控制的数字I/O。

在本文中将展示如何进行此操作，以及我们可以通过I/O引脚获得的一些信息。

将使用Kvaser t脚本演示，但也可以使用CANlib。使用CANLib的步骤与使用t脚本基本相同。

1.

信号发生器和测试设置

为了能够显示数字信号的表现，必须有一个信号发生器以生成数字信号。将使用示波器显示CAN帧和数字信号之间的关系。

使用一台小型Arduino电脑，它连接到一个GPS?？楹鸵桓鯩CP2515?？椋–AN控制器）。

GPS生成1PPS（每秒1个脉冲）信号[绿线]。该信号连接到Arduino上的一个数字输入和我的示波器。

每次GPS发送1PPS信号时，Arduino都会产生35毫秒长的脉冲[红线]。此脉冲被发送至Memorator Pro上的触发输入。同时，Arduino向CAN总线[蓝线]发送一个 “0x201 报文”。

Memorator还可控制CAN2[橙色线]上的触发输出。它连接到Arduino，Arduino有一个内置上拉电阻器。

所有上述信号都连接到一个差分USB示波器。

如图所示，GPS[绿色]使用3.3V逻辑，Arduino生成5V负脉冲[红色]。

如果我们仔细观察，会发现当1PPS[绿色]变高时，触发[红色]将在大约16 μs后变低。大约140 μs后，我们可以看到Arduino通过MCP2515发出一个CAN报文[蓝色]。它的ID为0x201 (dec 513)。

本文没有有列出在Arduino上运行的程序。如有需要，请发送邮件至lgfr@kvaser.com。

2.

通过t脚本使用触发引脚

(你可在附录A –“Test_Memorator_Trigger_V100.t” 中找到t脚本)

首先，我们需要一些常量和变量:

variables {

int status = 0;

// Memorator Pro

const int MAX_CHANNELS = 2;

const int DIGITAL_IN = 0;

const int DIGITAL_OUT = 1;

CanMessage Test_msg202;

CanMessage Test_msg203;

}

我们定义初始化过程（滑动查看代码）：

on start {

int ch;

printf("[START]n");

Test_msg202.id=0x202;//Dummy msg 202

Test_msg202.dlc=0;

Test_msg202.flags=0;

Test_msg202.data="x11x22x33x44x55x66x77x88";

Test_msg203.id=0x203;//Dummy msg 203

Test_msg203.dlc=1;

Test_msg203.flags=0;

Test_msg203.data="x11x22x33x44x55x66x77x88";

status = kvIoPinSetInfo(0,kvIO_INFO_SET_DI_LOW_HIGH_FILTER,3000);

status = kvIoPinSetInfo(0,kvIO_INFO_SET_DI_HIGH_LOW_FILTER,3000);

status = kvIoConfirmConfig();

if (status != 0) {

printf("kvIoConfirmConfig failed: %dn", status);

}

for (ch=0;ch < MAX_CHANNELS; ch++) {

canBusOff(ch);

canSetCommunicationMode(ch, canMODE_CAN);

canSetBitrate(ch, canBITRATE_250K);

canSetBusOutputControl(ch, canDRIVER_NORMAL);

canBusOn(ch);

}

}

不要忘记清理步骤：

on stop {

int ch;

printf("[STOP]n");

for (ch=0;ch < MAX_CHANNELS; ch++) {

canBusOff(ch);

}

}

让我们连接Memorator，并为测试总线启动t脚本，看看会发生什么。

1PPS[绿色]每秒升高一次，

Arduino检测到它并降低触发[红色]（大约需要35毫秒）。

Arduino还在CAN总线上发送 “报文201”。

可以理解，似乎没有什么特别的现象发生，因为我们只让Memorator连接总线，而我们还没做什么。

但代码中有一行很重要：

status = kvIoConfirmConfig（）;

在调用任何I/O函数之前，必须先调用此行。

让我们添加一个 ON CANMESSAGE 钩子：

on CanMessage <0> 0x201

{

canWrite(Test_msg202);

}

这个钩子的目的是显示Memorator在运行。当它看到一个 “201” 报文时，发送一个 “202” 报文。你可以在上图中看到这是第二个蓝色标记。

添加一些数字IO：

on CanMessage <0> 0x201

{

status = kvIoPinSetDigital(DIGITAL_OUT, 0);

canWrite(Test_msg202);

status = kvIoPinSetDigital(DIGITAL_OUT, 1);

}

使用命令“kvIoPinSetDigital(DIGITAL_OUT, 0); ”，我们现在可以控制CAN2通道上的数字输出引脚。在上图中，我们可以看到，当发送 “202” 报文时，CAN2上的数字输出变低。

添加一个检测触发器的事件：

on IoEventkvIO_EVENT_FALLING_EDGE {

status = kvIoPinSetDigital(DIGITAL_OUT, 0);

canWrite(1,Test_msg203);

status = kvIoPinSetDigital(DIGITAL_OUT, 1);

}

这是一个新事件，IoEvent。它可以检测到下降沿。请注意，触发输入始终被定义为激活低电平。

每当Memorator检测到一个下降数字输入时，它将发送一个 “203报文”。我还添加了激活数字输出的说明。

在上图中，我们在约7毫秒后看到 “203报文”。（我已关闭了 “202报文”）。

7毫秒的响应时间是典型的响应时间吗？

让我们查看一下。

Memorator能多快检测到触发器?

当测试IoEvent时，很容易看到它在14到21毫秒内检测到触发器。它似乎在以预定义的模式运行。让我们测量一小时内的延迟：

在上图中，叠加了一个多小时的测量结果，我们可以看到延迟在3毫秒和11毫米之间均匀分布。

根据规范，触发脉冲必须为30 毫秒或更长（防抖检查），因此3到11毫秒的延迟时间对于所有正常操作都完全可以。

3.

总结

添加对Memorator的数字I/O通道的读和写支持 (TRIG IN 和 TRIG OUT) 非常简单。我们只需要五个新步骤和一个新钩子：

kvIoPinSetInfo（）;

kvIoGetNumberOfPins（）;

kvIoConfirmConfig（）;

kvIoPinSetDigital（）;

kvIoPinGetDigital（）;

在IoEventkvIO_EVENT_FALLING_EDGE

数字IO的延迟约为3到11毫秒。

数字IO也可以通过CANlib控制；命令相同，只是CANlib不支持钩子。

4.

附录A Test_Trigger_V100.t

variables {

int status = 0;

// Memorator Pro 2xHS

const int MAX_CHANNELS = 2;

const int DIGITAL_IN = 0;

const int DIGITAL_OUT = 1;

CanMessage Test_msg202;

CanMessage Test_msg203;

}

on start {

int ch;

printf("[START]n");

//Dummy msg 202

Test_msg202.id=0x202;

Test_msg202.dlc=0;

Test_msg202.flags=0;

Test_msg202.data="x11x22x33x44x55x66x77x88";

//Dummy msg 203

Test_msg203.id=0x203;

Test_msg203.dlc=0;

Test_msg203.flags=0;

Test_msg203.data="x11x22x33x44x55x66x77x88";

int pinCount = 0;

status = kvIoGetNumberOfPins(&pinCount);

status = kvIoPinSetInfo(0,kvIO_INFO_SET_DI_LOW_HIGH_FILTER,3000 );

status = kvIoPinSetInfo(0,kvIO_INFO_SET_DI_HIGH_LOW_FILTER,3000 );

status = kvIoConfirmConfig();

if (status != 0) {

printf("kvIoConfirmConfig failed: %dn", status);

}

for (ch=0;ch < MAX_CHANNELS; ch++) {

canBusOff(ch);

canSetCommunicationMode(ch, canMODE_CAN);

canSetBitrate(ch, canBITRATE_250K);

canSetBusOutputControl(ch, canDRIVER_NORMAL);

canBusOn(ch);

}

int value = 0;

status = kvIoPinGetDigital(DIGITAL_IN, &value);

status = kvIoPinSetDigital(DIGITAL_OUT, 1);

}

on stop {

int ch;

printf("[STOP]n");

for (ch=0;ch < MAX_CHANNELS; ch++) {

canBusOff(ch);

}

status = kvIoPinSetDigital(DIGITAL_OUT, 1);

if (status == 0) {

printf("Restored digital outn");

} else {

printf("FAILED: %dn", status);

}

}

on IoEventkvIO_EVENT_FALLING_EDGE

{

status = kvIoPinSetDigital(DIGITAL_OUT, 0);

canWrite(0,Test_msg203);

status = kvIoPinSetDigital(DIGITAL_OUT, 1);

}

5.

附录B GPS信号发生器

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