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《基于can總線與gprs的數(shù)據(jù)通信》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、基于CAN總線和GPRS的數(shù)據(jù)通信論文孫艷科曾焰龍劍劉召勤唐文杰指導老師:張新安(湖南科技學院電子工程系)摘要:在當今的工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)中,CAN總線技術(shù)憑借其實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的高可靠性、實時性和靈活性等優(yōu)點,廣泛運用于各個領(lǐng)域;無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,使數(shù)據(jù)傳輸更加方便。本文提出了一種基于CAN總線與GPRS的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),給出了系統(tǒng)的設(shè)計方案。系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為主控制芯片,在CAN總線通信接口模塊中,CAN總線控制器選用Philips公司的SJA1000,總線驅(qū)動器采用了PCA82C250接口芯片,CAN總線
2、通信數(shù)據(jù)采用雙絞線傳輸。無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)選用GPRS。介紹了CAN總線及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)的性能及特點,提出了一種基于CAN總線和GPRS的數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng),給出了其軟硬件設(shè)計方案,并對CAN接口中斷處理、GPRS數(shù)據(jù)傳輸以及CAN通用應(yīng)用層協(xié)議的開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)問題進行了重點研究,同時對設(shè)計中的難點及實現(xiàn)過程中應(yīng)注意的問題進行了比較詳細的介紹。經(jīng)系統(tǒng)測試,該系統(tǒng)使用方便、工作可靠性較高,達到了設(shè)計要求,具有一定的參考和應(yīng)用價值?!娟P(guān)鍵詞】CAN總線智能節(jié)點GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸STC89C52一引言本項目提出了基于CAN總線和GP
3、RS的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),研究其軟硬件設(shè)計方案,對CAN接口中斷處理、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸以及CAN通用應(yīng)用層協(xié)議的開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)問題進行研究。將CAN總線與GPRS通信相結(jié)合,使CAN結(jié)點獲得的信號能通過總線實時地、可靠地、高速而準確地進行傳輸,使得各由計算機控制單元能夠通過CAN總線共享所有信息和資源,達到簡化布線、減少傳感器數(shù)量、避免控制功能重復(fù)、提高系統(tǒng)可靠性、降低成本、更好地匹配和協(xié)調(diào)各個控制系統(tǒng)的目的。CAN總線具有很好的抗干擾能力,能很好滿足GPRS數(shù)據(jù)通信,是未來智能化傳感器和智能化控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。基于CAN總
4、線和GPRS的數(shù)據(jù)通信具有很高的網(wǎng)絡(luò)安全性、通信可靠性和實時性,網(wǎng)絡(luò)成本低,多個用戶可高效率地共享同一無線信道,可以在異地實時監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場的各種狀況下發(fā)揮巨大作用。本系統(tǒng)設(shè)計擬解決的關(guān)鍵問題:1、CAN接口中斷處理。2、GPRS線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。3、CAN通用應(yīng)用層協(xié)議的開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)問題。1.1通信系統(tǒng)總體功能概述1.1.1系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)原理描述:系統(tǒng)由一個主控機和若干個CAN節(jié)點執(zhí)行器組成,它們都掛接在雙絞線上,組成一個CAN總線通信局部通信網(wǎng)絡(luò),CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)中的主控機安裝GPRS數(shù)據(jù)傳輸裝置,與另一個控制中心組成
5、無線通信網(wǎng)絡(luò),整個系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)是實現(xiàn)CAN總線內(nèi)部局域網(wǎng)通信以及GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的通信。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1.1所示。圖1.1.11.1.2CAN總線主控機節(jié)點設(shè)計CAN總線主控機系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、CAN總線通信接口、實時顯示、人機接口模塊和串口通信下載模塊及無線通信模塊組成。CAN總線通信接口通過雙絞線收發(fā)數(shù)據(jù),實現(xiàn)和執(zhí)行器的連通。結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1.2所示:本主控機負責與無線通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸,同時也是CAN總線網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點,在整個系統(tǒng)中起著主導作用,而CAN總線通信模塊,采用SJA1000和PCA8
6、2C250,通過單片機控制,實現(xiàn)與其他節(jié)點通信。圖1.1.2CAN總線主控機節(jié)點框圖1.1.3CAN通信模塊設(shè)計CAN通信模塊是本次設(shè)計中的核心技術(shù),它負責系統(tǒng)中主控機和執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)通信。單個CAN總線節(jié)點由單片機、CAN總線控制器和高速光電耦合器及總線驅(qū)動器組成,可編程控制,所以稱之為智能節(jié)點,結(jié)構(gòu)如圖3所示,設(shè)計中CAN通信模塊采用了獨立式的CAN控制器,數(shù)據(jù)通過對控制器編程寫入控制器芯片的發(fā)送緩沖區(qū)里發(fā)送出去,目的節(jié)點則負責把數(shù)據(jù)接收到數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)里,再通過CAN總線接口和單片機之間的數(shù)據(jù)總線,傳遞給單片機進行處
7、理。設(shè)計方案如圖1.1.3所示。圖1.1.3CAN通信模塊(單節(jié)點)結(jié)構(gòu)與CAN總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖二硬件系統(tǒng)設(shè)計2.1電源電路電源是整個系統(tǒng)的能量來源,它直接關(guān)系到系統(tǒng)能否運行。在本系統(tǒng)中需要用到5V和3.3V的電源,因此電路中需選用穩(wěn)壓芯片LM7805和AMS11173.3V穩(wěn)壓芯片;其LM7805最大輸出電流為1.5A,能夠滿足系統(tǒng)的要求,電路如圖2.1所示。圖2.1電源電路2.2RS-232下載接口電路RS-232通信接口電路原理圖如圖2.2所示:由于PC機的通信口為RS-232電平標準,而單片機則是TTL電平,所以要實現(xiàn)
8、單片機與PC機串行通信,就需采用MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232電平。RS-232標準的傳輸速率只能達到20kb/s,最大傳輸距離15m。但這里基本能滿足本次設(shè)計要求。該接口電路,方便設(shè)計中的程序調(diào)試,電路簡單實用。圖2.2RS-232下載接口電路2.3微處理器基本系統(tǒng)微處理控制