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基于CAN总线的现场设备控制管理系统

作者:时间:2012-12-04来源:网络收藏
一. 的特点
CAN(Controller Area Network)总线协议最初是以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,它是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网。目前,CAN总线以其高性能、高可靠性、实时性等优点,而被广泛应用于控制系统中的检测和执行机构之间的数据通信中。CAN总线具有以下一些技术特性:
1.多主方式工作,采用非破坏性的基于优先权的总线仲裁技术;
2.借助接收滤波可实现多地址的帧传送;
3.数据采用短帧结构,抗干扰性强,数据帧的信息CRC校验及其它错误检测措施完善;
4.发送期间丢失仲裁或由于出错而遭破获的帧可以自动重发;
5.严重错误时可自动关闭总线功能,以使总线其它操作不受影响。
CAN总线符合ISO11898标准,最大传输速率为1MB/s时传输距离最大为40m;传输速率为5kB/s时的最大传输距离为10km。CAN总线的传输介质可为双绞线、同轴电缆等。由于CAN总线是一种很有发展前景的现场总线,因此得到了国际上很多大公司的支持,加之基于CAN总线的硬件接口简单,编程方便,系统容易集成。因此它特别适用于系统分布比较分散、实时性要求高、现场环境干扰大的场合。

二. 本项目概述及系统总体结构
笔者所在公司的技术中心有各种各样汽车零部件试验设备100余台,且分布在相隔较远的不同试验区域,许多试验设备(如高低温环境模拟试验箱,振动试验台,各种零部件疲劳耐久试验台等)需要24小时连续不间断地运行,为了更好地设计开发汽车零部件,需要对试验过程中试验台架运行情况进行记录,因此如何集中地监控,管理这些试验设备的运行显得颇为重要。
本课题以每台试验设备为网络节点,用双绞线架构设备网,对每个节点实时地采集数据,输出控制。设备网的固定节点(地址为00号)同时作为网关,通过这台通用PC服务器终端将CAN-bus网络连至,由架构信息网,在PC服务器终端平台上用VB或VC++ 开发用户层的应用程序,用来监控各个试验台架的运行情况,并创建网络数据库记录下各个CAN节点设备的数据。使得每个零部件设计工程师通过连至上的各自的办公电脑在办公室里就可以访问PC服务器终端,获取所需的零部件试验设备运行情况数据,从而更好地对零部件试验结果进行分析。



三. 设备网与以太信息网的网关
连接CAN总线设备网与以太信息网的网关是一台通用PC终端。在通用PC终端中安装1个标准以太网接口卡和1个USBCAN-I接口卡,这样就能方便地实现一个连接CAN总线设备网与以太信息网的网关。
应用程序开发可以使用VB或VC++等高级语言在PC平台上实现,应用程序是一个WIN 32监控程序及网络数据库(记录CAN节点设备数据)的软件。所有的CAN总线节点组成一个虚拟网段,CAN设备管理服务器是公司以太网中的任一节点。连在以太网上的WinNT服务器安装专用网络管理软件,就可让合法的工程技术人员远程管理CAN总线节点设备;通过以太网,可同CAN总线节点设备进行数据通信。这样,服务器就可以使用WEB发布方式,向网络客户提供动态交互式浏览网页等功能。

四. CAN 节点的设计
1.CAN节点的硬件设计
本CAN节点的电路原理简图如图2所示。该电路的三个核心器件是单片机ADμC812、CAN总线控制器SJA1000和CAN总线驱动器PCA82C250。


ADμC812是高度集成、高精度12位数据采集系统,该产品在其内核中集成了带有片内可重编程非易失性闪速/电擦除程序存储器的高性能8位(与8051兼容)MCU和多通道(8个输入通道)12位ADC。由于ADμC812只需要通过其串口模块和计算机的串口进行连接,而不需要额外的仿真器,因而可利用ADI公司的QUICKSTART软件来实现程序的在线下载、在线调试和在线仿真,从而极大地提高了工作效率。这也是本设计使用MAX232的原因。

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