一種基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的數據采集系統設計

CAN控制器對于CPU來(lái)說(shuō)是以確保雙方獨立工作的寄存器映像外圍設備出現的，微控制器和CPU之 間狀態(tài)、控制和命令的交換都是通過(guò)在復位模式或工作模式下對這些寄存器的讀寫(xiě)來(lái)完成的。初始化CAN內部寄存器時(shí)注意使得各節點(diǎn)的位速率必須一致，而且接、發(fā)雙方必須同步。發(fā)送一幀數據采用高速DMA，它允許在最多2個(gè)周期內，在CAN控制器和主RAM之間傳送一個(gè)完整的報文（最多10個(gè)字節）。CPU功能的極大增強是由于高速傳送是在后臺完成的。一次成功的DMA傳送后DMA位被復位。DMA傳送期間，CPU可以處理下一條指令，然而，不允許對數據存貯器、CANADR、CANDAT、CANCON或CANSTA的訪(fǎng)問(wèn)。置DMA位后，各個(gè)中斷均被禁止，直至傳送結束。復位狀態(tài)期間（復位請求位為高）不能進(jìn)行DMA傳送。為提高通信的實(shí)時(shí)性，報文的接收采用中斷接收方式，這樣也可保證接收緩存器不會(huì )出現數據溢出現象。
主機程序包括測量和控制子程序、通信子程序、數據處理子程序等。數據測量和控制子程序用來(lái)控制下位機進(jìn)行測量，通信子程序根據通信協(xié)議發(fā)送控制命令并接收測量數據，數據處理子程序實(shí)現對數據的預處理和存儲。主機程序用C語(yǔ)言編寫(xiě)。主機程序流程見(jiàn)圖4。

3 水下物理場(chǎng)數據采集實(shí)驗
在對水下物理場(chǎng)數據進(jìn)行采集時(shí)，需要測量的信號共有3種8路：電場(chǎng)三個(gè)分量，磁場(chǎng)三個(gè)分量以及傳感器在海底的傾斜角度兩個(gè)分量。實(shí)際測量時(shí)，整個(gè)測量體（包括傳感器，信號調理電路，水密容器等）放置在海底（約30米深），測量體距離岸邊接收主機120米。其他一些實(shí)驗參數設置如下：傳輸波特率為1Mbps，各節點(diǎn)的采樣頻率為10KHz，每采樣4路信號向主機發(fā)送一次數據，每次送出4組8字節數據，分辨率：0.0495μA/m；信號輸入范圍：-50mV～50mV；信號頻率帶寬：500Hz～800Hz；供電電壓：±5V，9V，±15V。測量系統在較復雜的海洋環(huán)境條件下從上午9：00開(kāi)始工作，中間不停機，到下午5：00測量完畢。測量結果經(jīng)過(guò)分析與理論計算吻合說(shuō)明該系統工作穩定、可靠。此外，全套測量系統硬件設備（包括計算機與傳感器）造價(jià)低于3萬(wàn)元。
4 結論
CAN總線(xiàn)已被公認為是最有前途的幾種現場(chǎng)總線(xiàn)之一，在一些高檔汽車(chē)車(chē)載系統中已經(jīng)得到了廣泛應用，也因其高性能價(jià)格比、實(shí)現簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)深得越來(lái)越多的研發(fā)人員的青睞。本文的創(chuàng )新點(diǎn)是提出一種基于CAN總線(xiàn)結構的遠程數據采集系統方法，將CAN總線(xiàn)技術(shù)應用于工業(yè)現場(chǎng)控制中，設計了硬 件電路和軟件，并得到實(shí)際應用。該系統可在復雜的海洋中實(shí)現對8路傳感器信號的實(shí)時(shí)采集與傳送，實(shí)驗證明該系統具有結構簡(jiǎn)單、性能可靠、傳輸距離遠、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。該系統設計方法也可應用到其他需要數據采集的多節點(diǎn)系統中去。