基于can總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

《基于can總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、基于CAN總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前言（一）背景隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，20世紀80年代中期，率先由Bosch公司研發(fā)出新一代的汽車總線即控制器局域網(wǎng)（ControllerAreaNetwork，簡稱：CAN總線或CAN-bus），CAN總線具有布線簡單、典型的總線型結(jié)構(gòu)、可最大限度的節(jié)約布線與維護成本、穩(wěn)定可靠、實時、抗干擾能力強、傳輸距離遠等特點，這些都決定了CAN總線必定是一種成功的總線。一經(jīng)推出不僅在汽車行業(yè)得到廣泛的推廣與應(yīng)用，在諸如航天、電力、石化、冶金、紡織、造紙等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。在自動化儀表、工業(yè)生產(chǎn)

2、現(xiàn)場、數(shù)控機床等系統(tǒng)中也越來越多的使用了CAN總線，CAN總線在未來的發(fā)展中依然充滿活力，有著巨大的發(fā)展空間。由于CAN總線本身只定義ISO/OSI模型中的第一層（物理層）和第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），通常情況下CAN總線網(wǎng)絡(luò)都是獨立的網(wǎng)絡(luò)，所以沒有網(wǎng)絡(luò)層。在實際使用中，用戶還需要自己定義應(yīng)用層的協(xié)議，因此在CAN總線的發(fā)展過程中出現(xiàn)了各種版本的CAN應(yīng)用層協(xié)議，現(xiàn)階段最流行的CAN應(yīng)用層協(xié)議主要有CANopen、DeviceNet和J1939等協(xié)議。而本設(shè)計采用的協(xié)議時CANopen。（二）概述控制器局部網(wǎng)（CAN

3、－CONTROLLERAREANETWORK）是BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機局部網(wǎng)，由于其高性能、高可靠性、實時性等優(yōu)點現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。控制器局部網(wǎng)將在我國迅速普及推廣。隨著計算機硬件、軟件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計算機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一個分支，并取得了巨大進步。由于對系統(tǒng)可靠性和靈活性的高要求，工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要表現(xiàn)為：控制面向多元化，系統(tǒng)面向分散化，即負載分散、功能分散、危險分散和

4、地域分散。分散式工業(yè)控制系統(tǒng)就是為適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來的。這類系統(tǒng)是以微型機為核心，將5C技術(shù)--COMPUTER（計算機技術(shù)）、CONTROL（自動控制技術(shù)）、COMMUNICATION（通信技術(shù)）、CRT（顯示技術(shù)）和CHANGE（轉(zhuǎn)換技術(shù)）緊密結(jié)合的產(chǎn)物。它在適應(yīng)范圍、可擴展性、可維護性以及抗故障能力等方面，較之分散型儀表控制系統(tǒng)和集中型計算機控制系統(tǒng)都具有明顯的優(yōu)越性。22典型的分散式控制系統(tǒng)由現(xiàn)場設(shè)備、接口與計算設(shè)備以及通信設(shè)備組成?，F(xiàn)場總線（FIELDBUS）能同時滿足過程控制和制造業(yè)自動化的需要

5、，因而現(xiàn)場總線已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域中最為活躍的一個領(lǐng)域?，F(xiàn)場總線的研究與應(yīng)用已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域的熱點。盡管目前對現(xiàn)場總線的研究尚未能提出一個完善的標準，但現(xiàn)場總線的高性能價格比將吸引眾多工業(yè)控制系統(tǒng)采用。同時，正由于現(xiàn)場總線的標準尚未統(tǒng)一，也使得現(xiàn)場總線的應(yīng)用得以不拘一格地發(fā)揮，并將為現(xiàn)場總線的完善提供更加豐富的依據(jù)?？刂破骶植烤W(wǎng)CAN（CONTROLLERAERANETWORK）正是在這種背景下應(yīng)運而生的。由于CAN為愈來愈多不同領(lǐng)域采用和推廣，導(dǎo)致要求各種應(yīng)用領(lǐng)域通信報文的標準化。為此，1991年9月

6、PHILIPSSEMICONDUCTORS制訂并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范（VERSION2.0）。該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分。2.0A給出了曾在CAN技術(shù)規(guī)范版本1.2中定義的CAN報文格式，能提供11位地址；而2.0B給出了標準的和擴展的兩種報文格式，提供29位地址。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運載工具--數(shù)字信息交換--高速通信控制器局部網(wǎng)（CAN）國際標準（ISO11898），為控制器局部網(wǎng)標準化、規(guī)范化推廣鋪平了道路。22一、總體方案設(shè)計（一）方案論證方案一：單片機AT89C51屬標準型，

7、芯片價格低廉，引腳與80C51完全兼容。片上外圍資源豐富，片內(nèi)具有41d3的FlashROM程序存貯空間，這不僅給程序修改帶來極大方便，而且避免了外部ROM擴展，降低了節(jié)點成本和線路復(fù)雜性，提高了電路可靠性。另外AT89C51具有在片程序和ROM兩級保密系統(tǒng)，可防止程序被非法剽竊。SJA1000是PHILIP公司推出的功能很強的CAN控制器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2。片內(nèi)含信息緩沖、位流處理、位定時邏輯、接收濾波、錯誤管理邏輯等電路，并配置有豐富的功能寄存器?？赏瓿蓴?shù)據(jù)成幀、總線填充、錯誤檢測、總線仲裁及錯誤界定處理等

8、CAiN規(guī)范。方案二：采用Luminary公司基于ARM?CortexTM-M3的控制器LM3S5749。LuminaryMicroStellarisTM系列的微控制器是首款基于ARM?CortexTM-M3的控制器，它將高性能的32位計算引入到對價格敏感的嵌入式微控制器應(yīng)用中。這些堪稱先鋒的器件擁有與8位和16位器件相同的價格，卻能為用戶提供32位器件的性能，而且，所有器件都是小型封