一種基于CAN總線(xiàn)的監控系統設計及位定時(shí)分析

引言

　　can（controller area network）即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。與一般的總線(xiàn)通信相比，can的數據通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。本課題設計了一種基于can總線(xiàn)的監控系統，并對位定時(shí)這一關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了詳細的闡述。借助該系統，使用者可以實(shí)現對can網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)監控，并可對系統參數進(jìn)行優(yōu)化。

監控系統整體結構

　　整個(gè)監控系統（如圖1）是一個(gè)分布式控制系統，由三部分組成：上位機、轉換模塊、can節點(diǎn)。上位機負責監控整個(gè)系統的運行狀況；轉換模塊作為各個(gè)節點(diǎn)與上位機的通信中介，實(shí)現上位機與節點(diǎn)間的雙向通信；各個(gè)can節點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻，遵循通信協(xié)議完成上傳信息和執行控制命令等任務(wù)。

　　can節點(diǎn)接口電路設計

　　can總線(xiàn)上各節點(diǎn)均采用atmel公司生產(chǎn)的8位單片機為主控器，除完成節點(diǎn)自身的控制功能外，還與can控制器sja1000配合以實(shí)現can網(wǎng)絡(luò )通信功能。

　　設計中選擇sja1000控制器并采用其性能優(yōu)越的pelican擴展模式。can收發(fā)器tja1050是philips公司生產(chǎn)的高速can總線(xiàn)驅動(dòng)器。tja1050具有速率高、低功耗、電磁性能優(yōu)越等特點(diǎn)。can接口電路如圖2所示。

　　節點(diǎn)模塊中采用高速光耦來(lái)實(shí)現收發(fā)器與控制器之間的電氣隔離，抗干擾。光耦選擇高速器件tlp113以滿(mǎn)足在最高速率500kbps下的電氣響應。采用dc/dc模塊提供5v電源并實(shí)現系統電源與網(wǎng)絡(luò )電源之間電氣隔離措施。為了確保該系統的安全，在dc/dc模塊及系統的輸入和輸出端增加tvs保護。

系統通信的實(shí)現

　　can控制器協(xié)議

　　can控制器實(shí)現的串口通信網(wǎng)絡(luò )遵循osi模型，劃分為兩層：數據鏈路層和物理層。物理層按照ieee802.3lan標準構造，實(shí)現將數據發(fā)送到傳輸介質(zhì)上和接收數據流的功能。在數據鏈路層實(shí)現比特流的拼裝。can通信協(xié)議約定了4種不同的幀格式，本系統中使用標準幀格式，其格式如表1。can首先接收到仲裁場(chǎng)，根據仲裁場(chǎng)的內容判斷所接收到的信號是哪種幀格式，用戶(hù)將相應的數據寫(xiě)入數據場(chǎng)中進(jìn)行發(fā)送，或從數據場(chǎng)中讀取接收到的數據。