基于CAN总线的温度控制系统
前言
CAN (Controller Area Network) 总线又称控制器局域网是Bosch 公司, 在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网由于其卓越的性能极高的可靠性独特灵活的设计和低廉的价格现,已广泛应用于工业现场控制智能大厦小区安防交通工具医疗仪器环境监控等众多领域CAN, 已被公认为几种最有前途的现场总线之一CAN。总线规范已被ISO 国际标准组织制订为国际标准，CAN 协议也是建立在国
际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层。用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议，但由于CAN 总线极
高的可靠性从而使应用层通信协议得以大大简化。CAN总线的物理层是将ECU连接至总线的驱动电路。ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码,解码、位定时和同步的实施标准。
控制器局域网CAN是目前为止被批准为国际标准的少数现场总线之一。CAN网
络可以采用多主方式工作。它采用非破坏性的总线仲裁技术,其控制和信号传输采用短帧结构,因而具有低耦合性和较强的抗干扰能力。它的传输介质可以是双绞线、同轴光纤或电缆,选择十分灵活;每帧信息都有CRC校验及其它检错措施,因此数据出错率极低,可靠性较高;当其传输的信息出错严重时,节点可以自动断开与总线的联系,以使其总线上其它的操作不受影响。
虽然目前USB、PCI等总线技术得到了快速发展,但是在大量应用的测试微机及工控机中,用的最多的还是ISA总线。ISA总线具有16位数据宽度,其最高工作频
率为8MHz,数据传输速率可达到16MB,s,地址总线有24条,可寻址16MB的地址单元,其总线信号分为5类,分别为数据线、控制线、地址线、电源线和时钟线。
控制器局域网CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。是德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视，被广泛应用于诸多领域。由于CAN总线具有很高的实时性能和应用范围，从位速率最高可达1Mbps的高速网络到低成本多线路的50Kbps网络都可以任意搭配。因此，CAN 总线己经在工业控制、汽车业、航空业、安全防护等领域中得到了广泛应用。
现场总线是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络，是用作现场控制系统的、直接与所有受控节点串行相连的通信网络。受控设备和网络所处的环境可能很特殊，对
信号的干扰往往是多方面的，这就要求控制必须是实时性很强。
CAN控制器SJA1000的地址数据总线是分时复用的,它通过ALE信号的下降沿可锁存总线上的地址信号;ISA总线上的数据总线和地址是单独提供的, 其不能直接和SJA1000的地址数据总线相连。此设计利用地址译码电路来对地址信号线进行译码,从而为CAN适配卡分配出一定的端口地址。然后利用74HC373芯片的数据锁存功能锁存第一次I,O操作中通过ISA数据总线传送的数据信号,以便作为访问CAN 控制器SJA1000中寄存器的地址信号,最后在第二次I,O操作中完成对SJA1000中相应地址寄存器的读写操作。
其它现场总线较差，这也是目前CAN总线在众多领域被广泛采用的原因。节点是网络上信息的接CAN总线与其它几种现场总线比较而言是最容易实现价格最为低廉的的一种，但其性能并不比收和发送站，由微处理器和可编程的CAN 控制芯片组成的就是所谓智能节点。它们有两者合二为一的如芯片P8XC592，也有如此文介绍的独立的通信控制芯片与单片机接口。其后者的优点是比较灵活。
DALLAS的最新单线数字温度传感器DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济， DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 "一线
总线"接口的温度传感器。一线总线独特且经济的特点，用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822 “一线总线”数字化温度传感器与DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55?C,+125?C，在-10?C,+85?C范围内,精度为?0.5?C。DS1822的精度较差为?
2?C。现场温度是直接以"一线总线"的数字方式传输，这样大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如:设备或过程控制、环境控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同的是新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更方便、灵活。且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20、DS1822的特性DS18B20可以程序设定9,12位的分辨率，精度为?0.5?C。可选用更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率的设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的～其性能价格比也非常出色～DS1822与 DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义分辨率参数和报警温度的EEPROM，精度降低为?2?C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使特性、电压及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
1 总体设计
1.1 课题背景
随着科学技术的飞速发展，过程控制领域在过去的两个世纪里发生了巨大的变革。19世纪60年代出现的基于5,13psi的气动信号标准，标志着控制理论初步形成，20世纪50年代，随着基于4,20mA或0,10mA的电流模拟信号的模拟过程控制体系被提出被得到广泛的应用，标志着电气自动控制时代的到来，20世纪70年代，随着数字计算机的介入，产生了“集中控制”的中央控制计算机系统，不久后伴随着“集中控制”的北人们发现，该系统存在着可靠性低、易失控等缺点，很快
就将其发展为分布式控制系统;随着快速发展的微处理器被广泛的应用，数字化通信网络被延伸到工业过程现场成为可能，也就产生了以微处理器为核心，使用集成电路代替常规电子线路，实施信息采集、处理、显示、传输以及优化控制等功能的智能设备。设备之间彼此控制、通信，在精度、可靠性以及可维护性、可操作性等都有更高的要求。因此，现场总线的产生成为了必然。
现场总线是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络，是用作现场控制系统的、直接与所有受控节点串行相连的通信网络。受控设备和网络所处的环境可能很特殊，对信号的干扰往往是多方面的，这就要求控制必须是实时性很强。在20世纪80年代初，工程人员开始讨论现有的总线系统运用于轿车的可能性。1986年2月在SAE大会上，博世公司提出了CAN，称为“Automotive SerialController Area Network”。而今几乎在欧洲诞生的每一辆新轿车都装配有一个或多个CAN网络系统。CAN网络系统也应用在了从火车到轮船等其他类型的运输工具上，以及工业控制方面。仅1999年，就有近六千万个CAN控制器投入使用，2000年这个数字达到一亿。
1.2 开发意义
由于CAN总线具有多主方式工作、非破坏总线仲裁、直接通讯距离远、通信介质灵活、性价比高等特点，它的应用范围现在已不再局限于汽车行业，而已经扩展到了机械工业、农业机械、纺织机械、数控机床、机器人、家用电器等行业领域。CAN总线已经形成了国际标准，并且被公认为其中最有前途的现场总线之一。对于CAN总线的开发具有重要的现实意义。
1.3 课题完成功能
利用P89C51单片机、和SJA1000CAN控制器设计开发智能温度节点，实时上传测量的温度并显示，接收命令来控制温度。
2 系统硬件设计
2.1 系统总图
上位机
RS232总线
电平转换
收发主节点
CAN总线
温度节点控制节点
图2.1-1 系统总图
[5]、[7]、[8]、[12]2.2 硬件电路图
本文中所设计的CAN总线系统智能节点是以89C51作为节点的微处理器在CAN 总线通信接口中采用PHILIPS公司的SJA1000和隔离CAN收发器模块。SJA1000是独立CAN, CTM系列模块是集成电气隔离、电源隔离、CAN收发器，CAN总线保护于一体的隔离CAN收发器模块。
如图所示，CAN总线系统智能节点硬件电路主要由四部分所构成微控制器
89C51，独立CAN 通信控制器SJA1000 CAN，隔离CAN收发器模块和DS18B20数字温度传感器。
89C51负责SJA1000的初始化且通过控制SJA1000实现数据的发送和接收等通信任务。SJA1000的AD0A,D7连接到89C51的P0口，CS接高，CPU通过这些地址可对SJA1000执行相应的读写操作。SJA1000的INT接89C51的INT0 ，89C51也可通过中断方式访问SJA1000。
89C51的P3.0接LED，作为继电器的状态显示。P3.1接继电器，控制电阻丝的通断，来控温。89C51的P0为数码管的断码，P2为位码。显示实时测量温度和控温点，各为
两位数。
CTM系列模块是集成电气隔离、电源隔离、CAN收发器，CAN总线保护于一体的隔离
123456CAN收发器模块，该模块RXD、TXD引脚兼容+3.3V、及+5V的CAN控制器，不需要外接
其他元器件，直接将+3.3V或+5V的CAN控制器发送、接收引脚与CTM模块的发送、接
收引脚相连接.
VCCVCCVCCDDU2
P89C51140P1.0/T2VccAD0239P1.1/T2EXAD0/P0.0AD1C5C10C11C12338P1.2AD1/P 0.1AD2104104104104437P1.3AD2/P0.2AD3536P1.4AD3/P0.3AD4635P1.5AD4/P0.4AD5 734P1.6AD5/P0.5AD6U4833P1.7AD6/P0.6RST MuAD7932SJA
1000RSTAD7/P0.7LEDAC6AD51031128P3.0/RXDVpp/EAVCCAD6AD5ji dian
qiAD41130227P3.1/TXDPR OG/ALEAD7AD4INT
CANAC7AD31229326INT0/P3.2PSENALE/ASAD3VccAD21328425INT1/P3.3A15/P2.7CSAD 2AD11427524T0/P3.4A14/P2.6R
D/EAD1AD01526623T1/P3.5A13/P2.5VVRAD0VCC1625722WR/P3.6A12/P2.4CLKOUTVDD1 GNDGND1724821RD/P3.7A11/P2.1VSS1VSS2XTAL31823920XTAL2A10/P2.2XTAL1RX1XTA L4RXDY119221019XTAL1A9/P2.1XTAL2RX0VCC20211118VSSA8/P2.0MODEVDD2VCCAST SJA10001217VDD3RSTCCTX0INT CANHEADER
14X2C81316TX0INTXTAL3GND1415TX1VSS311.059 2MY230pFHEADER
14X2C6C722pF22pFC9VCC16MXTAL4C130pFRT1CANLRST Mcu120RJP1LEDCANHVCC SEPCAN10K继电器状态显示灯NC1复位电路1U2CANH2FGNDCTM Module3RX0CANL4RXD410KNC2RST
SJA10005TX0CNAH36TXDCANHCON5RC1CNALFGND27GNDCANLC21MBBCGNDCR118VCCVCCCAN G
CON5103CGND
图2.2-1 硬件电路图
AA
Title
SizeNumberRevision
B
Date:15-Mar-2011Sheet of 桌面\李金波\MyDesign.ddbDrawn
By:File:C:\Documents and Settings\Liusha\123456
3 系统各模块介绍
[1] 、[2]、[6]、[9]3.1 P89C51单片机
P89C51是PHILIPS半导体公司生产的低电压、高性能CMOS、8位单片机，片内含有4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器(ROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM ),器件采用PHILIPS半导体公司的高密度、非易失性存储技术生产，它兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash 存储单元，功能强大的P89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，灵活应用于各种控制领域。
3.1.1 功能特性概述
P89C51提供4k字节Flash闪速存储器、128字节内RAM，它有32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，P89C51可降至OHz的静态逻辑操作，并且支持两种软件可选的节电工作模式。其空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计
数器、串行通信口及中断系统继续工作。在掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡
器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
3.1.2 引脚功能说明
图3.1.2-1 几脚功能图
引脚功能说明
P0口:PO口是一组8位漏极开路型双向I/0口，也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口
写”1”可作为高阻抗输入端用。
Pl口:P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动
(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
P3口除了作为一般的I/0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示: 表3.1.2-1 第二功能
端口引脚第二功能
P3.0 串行输入口
P3.1 串行输出口
P3.2 外中断0
P3.3 外中断1
P3.4 定时/计数器0
P3.5 定时/计数器1
P3.6 外部数据存储器写选通
P3.7 外部数据存储器读选通
P3口还接收一些用于FLASH闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
[3] 、[10]、[12]3.2 CAN控制器SJA1000
SJA1000是一独立的CAN控制器，它主要用于一般工业环境中的区域网络控制和移动目标。它是美国PHILIPS半导体公司PCA82C200 CAN控制器的替代产品，而且它增加的是一种新的操作模式——PeliCAN，这种模式支持CAN2.0B协议。
3.2.1 主要性能特点
SJA1000的主要性能特点如下:
引脚可以与PCA82C200独立CAN控制器兼容
电器特性可以与PCA82C200独立CAN控制器兼容以有扩展的接收缓冲器64字节，先进先出(FIFO)。它支持CAN2.0A/B协议
它支持29位和11位标识码
其通信位速率可达1Mbps
其验收滤波器的扩展
时钟频率是24MHz
可以与不同的微处理器接口
有可编程的CAN输出驱动器配置等。
3.2.2 SJA1000引脚功能说明
图3.2.2-1 SJA1000引脚
表3.2.2-2 SJA1000引脚功能
符号引脚功能
AD0 2,1,28 地址/数据复用总线
AD7 23
ALE 3 ALE 信号INTEL 方式或AS 信号Motorola 方式 /CS 4 片选输入低电平允许访问SJA1000
/RD 5 微控制器的读信号Intel 方式或E 信号Motorola 式 /WR 6 微控制器的写信号Intel 方式或读写信号Motorola 方式 CLKOUT 7 SJA1000 产生的提供给微控制器的时钟输出信号此信号由内部振
荡器经可编程分频器得到可编程禁止该引脚 VSS1 8 逻辑电路地
XTAL1 9 振荡放大器输入外部振荡放大器信号经此引脚输入 XTAL2 10 振荡放大器输出使用外部振荡信号时此引脚必须开路 MODE 11 方式选择输入端1=Intel 方式0=Motorola 方式 VDD3 12 输出驱动器5V 电源
TX0 13 由输出驱动器0 至物理总线的输出端
TX1 14 由输出驱动器1 至物理总线的输出端
VSS3 15 输出驱动器地
/INT 16 中断输出端用于向微控制器提供中断信号 /RST 17 复位输入端用于重新启动CAN 接口低电平有效 VDD2 18 输入比较器5V 电源
RX0 19 20 由物理总线至SJA1000输入比较器的输入端显性电平将唤醒处于睡RX1 眠方式的SJA1000 当RX0高于RX1时读出为隐性电平否则为显性电平
VSS2 21 输入比较器地
VDD1 22 逻辑电路5V 电源
3.2.3 SJA1000的内部结构方框图
图3.2.3-1 SJA1000的内部结构方框图
[3]3.3 隔离CAN收发器模块(CTM Module)
CTM系列模块是集成电气隔离、电源隔离、CAN收发器和CAN总线保护于一体的隔离CAN收发器模块，该模块RXD、TXD引脚兼容+5V、及+3.3V的CAN控制器，而不需要外接其他元器件，直接将+5V或+3.3V的CAN控制器接收、发送引脚与CTM模块的接收、发送引脚相连接～如图所示为PHILIPS与CTM1050的SJA1000连
接原理图，其电路采用了隔离CAN收发器模块，有了隔离CAN收发器，就可以很好地实现CAN-bus总线上各节点电源、电气之间完全独立和隔离，提高了节点的安全性和稳定性。
4 系统软件设计
4.1 软件流程图
开始
CPU初始化
SJA1000初始化
读温度值
数码管显示
Y
定时到没,发送温度值
N
Y
有中断没,接收命令
N
图4.1-1 软件流程图1 总流程图
总流程:当开始工作时，首先CPU初始化，然后CAN控制器SJA1000初始化，得到最初的温度值，通过数码管显示。当还没有到设定的时间段而且没有中断时，就通过数码管继续显示原来的温度。当到了设定的时间段则发送一个最新的实际温度值，在没有中断的条件下通过数码管显示最新的实际温度。当有中断时就接受命令再通过数码管显示。
开始
进入复位模式
选择PeliCAN模式
开放(放送,溢出,错
误警告)中断
设置验收代码寄存
器
设置验收屏蔽寄存
器
设置总线定时器图4.1-1 软件流程图2
400Kbps波特率
SJA1000初始化:当开始时，首先CAN控制器SJA1000进入复位模式，选择PeliCAN模
式，开放中断，再设置验收代码寄存器和验收屏蔽寄存器并设置总线定时器400Kbps波
特率和输出控制寄存器为正常输出，然后返回工作状态，SJA1000就初始化完了。
设置输出控制寄存
器为正常输出
返回工作状态
结束
SJA1000初始化
开始
读入SJA1000状态
Y
判是否正在接收等待
N
读入SJA1000状态
Y
判先前发送是否成功等待
N
读入SJA1000状态
Y判发送缓冲器是否锁定等待
N
设置TX标准帧报文
设置ID数据报
装入实际温度值
启动发送图4.1-1 软件流程图3
返回
SJA1000发送:当开始时，首先读入SJA1000状态，然后判断是否正在接收,不是则再
SJA1000发送进入读入SJA1000状态;是则等待，待接收完成后继续判断是否先前发送是否成功,不
是则再进入读入SJA1000状态，是则等待，然后判断发送缓冲器是否锁定,不是则要设
置TX标准帧报文，再设置ID数据报，再装入实际温度值，然后启动发送，最后返回。
开始
读入SJA1000状态
N总线关闭,错误状态,溢
出,有数据,
Y
清除中断位Y判总线关闭,并恢复总线
N
清除数据溢出和Y判数据溢出,释放接收缓冲区
N
N
判有数据,
Y
接收数据并做处理
开断继电器
释放接收缓冲区
释放仲裁丢失捕捉
寄存器
释放错误丢失捕捉
寄存器
图4.1-1 软件流程图4
SJA1000接收:当开始时，首先读入SJA1000状态，然后判断总线关闭、错误状态、溢
返回出是否有数据,不是则返回;是则继续判断总线是否关闭,是则清除中断位并恢复总线，不是或已经恢复了总线则继续判断数据是否溢出,是则清除数据溢出和释放接收缓SJA1000接收
冲区，不是或已经清除数据溢出和释放接收缓冲区则继续判断是否有数据,是则接收数据并做处理开断继电器，再释放接收缓冲区，然后释放仲裁丢失捕捉寄存器，最后释放错误丢失捕捉寄存器，再返回;不是则直接返回。
4.2 Kile编译平台界面
图4.2-1 Kile编译平台界面
[4] 、[10]4.3 系统程序清单
CAN总线节点的软件设计包括主要三大部分:CAN节点的初始化和报文发送以及报文接收。熟悉了这三部分程序的设计就能编写出利用CAN总线进行通信的一般应用程序，当然要将CAN总线应用于通信任务比较复杂的系统中还需详细了解有关CAN总线错误处理总线脱离处理接收滤波处理波特率参数设置和自动检测以及CAN 总线通信距离和节点数的计算等方面的内容。
程序用,语言编写，简洁明了且有详细的注释，并写成头文件的形式，可移植更强。
4.3.1 主程序
包括定时发送、中断接收、温度显示。
5 小结
经过半年多的努力终于完成毕业设计，通过这次毕业设计我学习到了许多以前学习
不到或是没去学习的知识，了解到了一些当前的国际科技情形，同时提升了自己个人单独面临和处理问题的能力。
但由于经验匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的指导和同学的关心与帮助，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师王维博教授。他平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从需求分析到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，设计电路等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计比较复杂烦琐，但是王教授仍然细心地纠正设计过程中的错误。
通过这次毕业设计我认识到不论课本理论知识学得多好，没有通过自己动手将知识应用到生活中，那么一切都如纸上谈兵，都是空的。学习知识和将其应用到生活中是相辅相成的，只有学以致用才能使自己不断提高，才能成为有用的人。
在这里我要特别感谢大学四年来教导我们的所有的老师，他们为我们打下了自动化专业知识的基础;包括实验中心的各位老师，让我们锻炼了动手能力，让理论在实践中得到了升华，让我们的能力有了很大的提高;同时还要感谢所有的同学，正是因为有了他们的支持和帮助，此次毕业设计才会顺利完成。同时，真诚的感谢学院四年来对我的支持、关心和鼓励，使我能够顺利的完成学业!
附录:
主程序: 包括定时发送、中断接收、温度显示。
/***************头文件*************/ #include "reg51.h"
#include "intrins.h"
#include "absacc.h"
#include "sja1000reg.h" #include "sja1000.h"
#include "ds18b20.h"
/***********数据类型*************/ #define uchar unsigned char
#define uint unsigned int /************管脚定义*************/ #define SEG_WORDPORT P1 //段码
#define SEG_DIGPORT P2 //位码
uchar code
Seg_Code[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
/************函数声明*************/ void Cpu_Init(void);
void Display_Seg(uchar wd_h,uchar wd_l);
/**************主程序*************/ main()
{ uchar *Tempcode;
Delay(0,0); //0.524s
Delay(0,0); //0.524s//复位后延时等待系统外围复位完成
Cpu_Init(); //CPU初始化
Sja1000_Init(); //SJA1000初始化
DQ=0; //DS18B20开始工作
while(1)
{ Tempcode=DS18B20_RdTemp(); //读温度值
Display_Seg(*(Tempcode+1),*Tempcode); //显示
}
}
/***********CPU初始化************/
void Cpu_Init()
{ EA=0;
IT0=1; EX0=1; //开外部中断0
TMOD=0X01; ET0=1; //开定时中断0
TH0=0X3C; TL0=0XB0; //方式1，50ms定时
TR0=1;
EA=1; //开总中断
LED=0; //led亮
SW_JDQ=1; //继电器开,加热 }
/***********数码管显示***********/
void Display_Seg(uchar wd_h,uchar wd_l) { uchar buf[4]; //显示单元
uchar i;
uchar dig=0x01;
wd=(wd_h&0x07)*16+((wd_l&0xf0)>>4); //温度值if(wd!=85) //屏蔽85度，因开机为85,,,
{ buf[3]=Seg_Code[kw&0xf0]; //控制温度的十位buf[2]=Seg_Code[kw&0x0f]; //控制温度的个位buf[1]=Seg_Code[wd/10%10]; //测量温度的十位buf[0]=Seg_Code[wd%10]; //测量温度的个位
for(i=0;i<4;i++) //4个数码管
{ SEG_WORDPORT=0xff; //清屏
SEG_DIGPORT=dig< SEG_WORDPORT=buf[i]; //段码 Delay(50,125); //延时 } } } /**********外部0中断**********/ void int0() interrupt 0 //接收中断 { Sja1000_RX(); //SJA1000接收 } /**********定时0中断**********/ void time0() interrupt 1 //定时发送 { uchar n; TR0=0; TH0=0X3C; TL0=0XB0; TR0=1; n++; if(n==20) //1s { n=0; Sja1000_TX(); //SJA1000发送 } } sja1000reg.h头文件 用伪指令“define”来定义外部地址。 /*********PeliCAN模式SJA1000的内部寄存器地址的定义***********/ #define SJA_ADR 0X0000 //片选直接接高 #define MODE XBYTE[SJA_ADR+00] //模式寄存器 #define CMR XBYTE[SJA_ADR+01] //命令寄存器 #define SR XBYTE[SJA_ADR+02] //状态寄存器 #define IR XBYTE[SJA_ADR+03] //中断寄存器#define IER XBYTE[SJA_ADR+04] //中断使能寄存器 #define BTR0 XBYTE[SJA_ADR+06] //时序寄存器0 #define BTR1 XBYTE[SJA_ADR+07] //时序寄 CAN总线协议解析 李玉丽 （吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院，吉林长春，130021 ） 摘要：现场总线的发展与应用引起了传统控制系统结构的改变。控制局域网（C AN）总线因其自身的特点被广泛应用于 自动控制领域。本文对C AN总线协议作了详尽解析。 关键词：C AN总线；隐性位；显性位；节点 中图分类号：T U 85 文献标识码：A CAN（Cont roll e r A rea N et work）是分布式实时控 制系统的串行通信局域网，称谓CAN总线。在数据 实时传输中，设计独特、低成本，具有高可靠性，得到 广泛应用。 本文着重解析C AN 技术规范2.0B 版的CAN 的分层结构规范和CAN 报文结构规范。重点在于 充分理解CAN总线协议精髓，有助于CAN总线的 局网设计、软件编程、局网维护。 一、C AN的分层结构 CAN 遵从O SI ( Ope n Syste m I nte rc onnec ti on Re fe re nce Mode l ) 模型，其分层结构由高到低如图1 所示。 图1 C AN的分层结构 对应OSI 模型为两层，实际为三层，即LLC、 MA C、PL S。由此而知，对应于CAN总线系统每个 节点都是三层结构。数据发送节点数据流为LLC→ MA C→P LS ，然后将数据发送到总线上；而对于挂在 总线上的所有节点（包括发送节点）的接收的数据流 为PL S→MA C→LLC。 这种分层结构的规范保证了CAN 总线的多主 方式工作模式，即不分主从，非破坏性的仲裁工作模 式。而LLC 层的报文滤波功能可实现点到点、一点 对多点、全局广播、多点对一点，多点对多点等数据 传递方式。 各分层主要功能如下： LLC 层：接收滤波、超载通知、恢复管理； MAC 层：控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出 错标定、故障界定。该层是CAN的核心； PL S 层：位编码/ 解码、位定时。 二、CAN总线的报文规范 CAN报文的传送有4 种不同类型的帧结构，数 据帧、远程帧、出错帧、超载帧。CA B2.0B 有4 种帧 格式。 （一）数据帧 现场总线控制系统的现状和发展前景 序言 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。 现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术，是能应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司都投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS 发展至今的FCS(Fieldbus Control System)系统，已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C(Computer计算机、Control控制、Commcenication通信)技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础，这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法，将极大地推动整个工业领域的技术进步，对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。 现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术，是计算机技术、通信技术和自动化控制技术的集成，也是信息技术、测量技术在信息时代的体现。现场总线技术经过10年的研发、试验和局部应用阶段，现已开始大量地在中小系统中应用，并开始在超大规模的自动化系统工程中应用。现场总线技术是工业数字通信时代的先驱，它的出现正在引起工业控领域的一次前所未有的技术革命。现场总线不仅仅是分散于最底层的控制系统，而且是建立于整个工业体系的通信系统，它的通信协议建立在控制策略之上，标准的编程语言(DDL)和强大的通信功能，使现场总线控制系统成为贯彻操作者意志的最得力的工具，由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐步取代传统的控制方法。 进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国现场总线控制系统行业保持了多年高速增长，并随着我国加入WTO, 近年来，现场总线控制系统行业的出口也形势喜人，2008年，全球金融危机爆发，我国现场总线控制系统行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降，出口减少等，现场总线控制系统行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面，2009年，随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷，我国现场总线控制系统行业也逐渐从金融危机的打击中恢复，重新进入良性发展轨道。 CAN总线多点温度采集节点硬件设计 【摘要】随着科学技术的发展，温度监控系统的应用越来越广泛，本文阐述了一种基于CAN总线的多点温度采集系统，可以实现温度实时监测，该系统能应用于工农业生产的诸多场合。系统以AT89C52单片机为微处理器，外接数字式温度传感器DS18B20获得现场环境的温度信号。通过CAN总线控制器SJA1000和CAN总线驱动器PCA82C250将数据发送到CAN总线上，从而实现对温度的采集。 【关键词】CAN总线；节点；温度采集 0 概述 现场总线是安装在生产制造过程中的装置与控制室内的控制装置之间的一种数字式、串行、多点通信的数据线。应用现场总线技术不仅可以降低系统的布线成本，还具有设计简单、调试方便等优点。同时，由于现场总线本身还提供了灵活且功能强大的协议，这就使得用户对系统配置，设备选型具有强大的自主权，可以任意的将多种功能模块组合起来扩充系统的功能。在众多的现场工业总线中。随着温度控制技术在各个领域得到广泛地推广和应用，相关行业对温度控制技术的要求与日俱增。目前市场上也有一些温度控制系统，但是这些系统在传送数据时实时性能实现的不是很好，而CAN总线的实时性强、成本低，而且还具备可靠性高、抗干扰强等特点。综合多方面因素考虑，我们能够利用CAN总线的特点和优势设计温度控制系统。 1 设计方案 1.1 系统功能要求 系统能够接受数字式温度传感器DS18B20的温度信号，将温度信号传给单片机，完成单片机最小系统设计，并把此系统作为CAN的节点，节点的硬件包括AT89C52单片机、CAN总线驱动器PCA82C250、CAN总线控制器SJA1000、单片机的时钟和复位电路。主要研究基于AT89C52单片机与DS18B20数字温度传感器的多点温度测量系统。完成数字式温度传感器与CAN总线节点的接口设计及电路设计，实现具有数字式串行温度采集功能的CAN总线节点的硬件设计。应用CAN总线控制器SJA1000及其总线收发器的工作原理，完成数字式温度传感器与CAN总线节点的接口设计。 1.2 硬件功能模块 该系统主要由现场数据采集模块和总线发送模块构成。现场数据的采集是以AT89C52单片机为核心控制单元，外接数字传感器DS18B20，从而获得现场环境的温度信号。通过CAN总线控制器SJA1000和CAN总线驱动器PCA82C250将数据发送到CAN总线上。CAN节点由微处理器、CAN控制器SJA1000、CAN 汽车CAN总线车身控制系统介绍 一、 CAN总线CAN总线简介 CAN总线是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps，距离可达10km。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，使网络内的节点个数在理论上不受限制。由于CAN 总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，因而适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。因此，CAN协议对于许多领域的分布式测控很有吸引力。 随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上电子控制单元越来越多，汽车总线已经成为汽车电气的一个必然的趋势。使用汽车总线不但可以简化线束，更主要的是可以增加各种智能化的功能。如故障检测和语音报警等。 二、汽车上的CAN总线应用 目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN，一条用于驱动系统的高速CAN，速率达到500kb/s；另一条用于车身系统的低速CAN，速率是100kb/s。 驱动系统CAN主要连接对象是发动机控制器（ECU）、ABS控制器、安全气囊控制器、组合仪表等等，它们的基本特征相同，都是控制与汽车行驶直接相关的系统。 车身系统CAN主要连接和控制的汽车内外部照明、灯光信号、雨刮电机等电器。 目前，驱动系统CAN和车身系统CAN这两条独立的总线之间设计有"网关"，以实现在各个CAN之间的资源共享，并将各个数据总线的信息反馈到仪表板上。驾车者只要看看仪表板，就可以知道各个电控装置是否正常工作了。 三、上海同济同捷科技股份有限公司汽车CAN总线车身控制系统 同捷公司的汽车CAN总线车身控制系统通过CAN总线来控制车身电器，如汽车外部照明、灯光信号、雨刮电机、洗涤电机、喇叭、启动电机、后除霜加热器、后备箱锁执行器，油箱盖锁执行器、车窗、后视镜等器件。 整套控制系统可以采用集中与分散相结合的控制方式。由一个主控模块、几个从控制模块以及语音中控模块组成。从控制模块的具体数量由控制量的多少决定。一般来说可以分成前控制模块、后控制模块、玻璃升降器控制模块、电动后视镜控制模块、电动天窗控制模块和电动座椅控制模块。 除前后盒主控模块外，其它几个模块自成系统并通过LIN总线与主控模块通讯以实现各种控制功能，例如语音中控模块可以通过LIN总线从主控模块读取各种故障信息以语音的方式向驾驶员报告，并将锁车设防信息送到主控模块供玻璃升降器和电动天窗读取，在锁车时实现玻璃的自动升降和天窗的自动关闭，还可以将电动后视镜和车窗的集控开关的信号通过LIN总线传递给各控制器以实现相应的控制。 各个模块的具体功率执行器件可以采用继电器或智能功率器件，采用智能功率器件可以减小控制盒体积，且具有过流，短路保护和断线反馈等功能。系统中融入故障检测和语音报警功能以及遥控、防盗功能，并提升了整车控制的智能化、人性化，简化整车线束、提高电气系统的可靠性。 基础框架：整个系统的基础框架由主控模块、车前模块、车后模块共3个部分组成。其控制了大部分车身电器，参见基础框架功能示意图。 四、上海同济同捷科技股份有限公司车身CAN总线系统的优势 （一）简化整车的供电系统,方便电气布线 由于改变了控制方式并使用了电子开关，取消了大部分继电器和熔断丝。整车线束减少20％～40％（发动机线基本保持不变，前围线减少20％～30％，底板线减少30％～40％）。 基于组态的CAN总线温度控制系统设计 2 基于组态的CAN总线温度控制系统设计 院系：电气信息工程学院 专业：自动化11-01 姓名：黄俊龙 学号：541101010115 目录 1概述 0 1.1 .............................. 温度控制的发展状况 1.2 .............................. 温度控制完成的功能 2 2方案设计 (3) 2.1 ............................... i CAN-6202模块简介 3 2.2 .......................................... 热电偶 5 2.3 .................................. iCAN-2404模块 8 2.4 ...................................... CAN接口卡 11 3CAN总线技术基础与温度控制系统的基本原理 (13) 4基于MCGS的HMI设计 (17) 4.1 ........................................ 人机界面 17 4.2 .................... 人机界面产品的组成及工作原理 17 4.3 .............................. 人机界面产品的特点 18 5人机界面设计 (19) 6心得体会 (21) 7参考文献 (22) 基于组态的CAN总线温度控制系统设计 1概述 温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于加热的电烤箱，用于融化金属的坩埚电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制步进具有控制方便、简单、灵活性大的特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。 本温度设计以CAN总线为基础，采用iCAN模块采集和控制信号。iCAN模块集成了转换电路、单片机、CAN控制器、CAN接发器等，其中转换电路包括I/V(V/I)电路，ADC(DAC)。CAN模块的采用，大大地使接线简单化。 1.1温度控制的发展状况 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。 温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学 一、填空题 1.由于汽车不同控制器对CAN总线的性能要求不同，大众汽车的CAN总线系统设定为_________、_________、 _________、__________和__________五个局域网。 2.大众汽车的CAN网络中，各个控制单元之间的连接采用_________的拓扑结构，这样当控制单元损坏或通往 某控制单元的导线断路时，不会影响其它控制单元进行信息交流。（较难） 3.在驱动系统CAN总线的信号波形中，在显性状态时，CAN-H线和CAN-L线的电压分别约为________V和 ________V，在隐性状态时，这两条线的电压均为________V，这个电压也称为________。 4.CAN-H信号和CAN-L信号经过__________处理后，可最大限度地消除了干扰的影响。 5.在舒适系统CAN总线中，只有关闭点火开关且满足下列条件的情况下才能进入睡眠模式：_____________、 _______________、_______________、_____________（较难） 6.舒适系统由一个_________和至少两个_________单元组成。 7.中央控制单元的功能包括_________、_________、_________、_________和__________。 8.诊断总线用于_________和相应_________ 之间的信息交换，它被用来代替原来的K线或者L线的功能。 9.差动信号放大器用于处理来自_________和_________的信号，还负责将转换后的信号送至控制单元的 _________。（较难） 10.一个信号要从一个总线区域进入到另一个总线区域，必须把它的________和_________进行改变，使其能够 让另一个系统接收。 11.最初数据总线的两个末端有两个终端电阻，而大众车系使用的是________，即发动机控制单元内的________ 和其他控制单元内的________。 12.诊断总线通过________转接到相应的________上，然后再连接相应的控制器进行数据交换。 二、判断题 1.VAG1551、VAG1552、VAS5051和VAS5052都可以诊断虚拟K线。（） 2.在点火开关关闭的情况下，为了降低耗电，连接在CAN数据总线上的控制单元被置于睡眠模式。（） 3.舒适系统中的故障逻辑电路会通知控制单元现在收发器是工作在正常模式下还是单线模式下（） 4.舒适系统可以单线运行，无终端电阻，有分散的电阻，位于系统内的各个控制单元内，且具有不同的电阻（）（较难） 5.网关除了具有交换各种总线信息的功能外，还可以改变信息的优先级。（） 6.为了便于测量，驱动系统CAN总线的长度不应超过10m。（） 7.CAN总线系统里面还存在LIN系统，其传输速率为20kbit/s，整个CAN总线系统最大可承载1000 kbit/s （） 8.驱动CAN总线系统和舒适CAN总线系统中的CAN-H和CAN-L之间都不通过电阻相连，而是彼此独立作为电 压源来工作。（） 9.LIN数据总线是CAN数据总线的子网，它只有一根数据线，一个主控制单元最少可以连接16个子控制单元。 （） 10.当两条CAN总线CAN-H和CAN-L其中一条线断路时，整个驱动系统将无法进行工作。（） 三、选择题 1. 下列对驱动系统CAN的叙述不正确的是 ................................... （） A. 由15号线激活 B. 采用双线式数据总线 C. 可以工作在单线工作模式 D. 传输速率为500kbit/s 2. 当错误计数累计超过____时，控制器不再允许发送信息；当累计超过___时，控制器自动与总线脱离。（） A. 127 255 B. 128 256 C. 126 127 D. 255 127 3. 如果电压降到以下，哪些不属于车载网络系统控制单元采取的措施的是（）。 A.提高发动机怠速转速 B.接通后窗加热装置 C.关闭座椅加热装置 D.降低空调压缩机功率 4. 在舒适系统CAN总线中，下列哪些动作不能识别到唤醒命令（）。 A. 打开点火开关 B.激活闪烁报警装置 C. 车门、后备箱盖、车前盖和点火钥匙的状态发生变化 读书报告：总线技术 主要内容：计算机架构PCI总线I2C总线现场总线 一、计算机结构 1.冯·诺依曼计算机结构 冯·诺依曼计算机结构是根据冯·诺依曼提出的程序存储原理设计的，是一种将程序指令存储器和数据存储器人台并在一起存储的结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同。但是，这种指令和数据共享同一总线的结构，使得信息流的传输成为限制计算机性能的翘颈，影响了数据处理速度的提高。冯·诺依曼计算机结构如下图所示，目前很多处理器仍然使用冯·诺依曼结构，如英特尔公司的8086，英特尔公司的其他中央处理器，、ARM的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器 2.哈佛计算机结构 为了改变冯·诺依曼计算机结构的取指令与数据的读写要从同一存储空间经由一条总线传输，进而影响计算机的性能这一和不足。人们又提出了哈佛计算机结构，哈佛机构是将程序和数据存储在两个相互独立的存储器中，这样在一个机器周期就允许同时获得指令字（来自程序存储器)和操作数（来自数据存储器)，从而提高了执行速度，是数据的吞吐量提高了一倍。又由于程序和数据两个相互独立的存储空间，因此取指和执行能够重叠，中央处理器从程序存储空间读取指令内容，解码之后得到数据地址，再到数据存储空间读取相应的数据，并进行下一步的操作（通常是执行)，程序存储空间和数据存储空间分开，采用不同的总线，可以使程序和获据具有不同的总线宽度，从而提供较大的存储器带宽，是数据传输效率更高，尤其提高了数字信和号处理的效率。目前使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多，如Microchip 公司的FIC系列世片，还有摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和ARM公司的ARM9、ARM10和ARM11。哈佛结构如下图所示; 基于CAN总线的温度控制系统 前言 CAN (Controller Area Network) 总线又称控制器局域网是Bosch 公司, 在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网由于其卓越的性能极高的可靠性独特灵活的设计和低廉的价格现,已广泛应用于工业现场控制智能大厦小区安防交通工具医疗仪器环境监控等众多领域CAN, 已被公认为几种最有前途的现场总线之一CAN。总线规范已被ISO 国际标准组织制订为国际标准，CAN 协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层。用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议，但由于CAN 总线极高的可靠性从而使应用层通信协议得以大大简化。CAN总线的物理层是将ECU连接至总线的驱动电路。ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码／解码、位定时和同步的实施标准。 控制器局域网CAN是目前为止被批准为国际标准的少数现场总线之一。CAN 网络可以采用多主方式工作。它采用非破坏性的总线仲裁技术,其控制和信号传输采用短帧结构,因而具有低耦合性和较强的抗干扰能力。它的传输介质可以是双绞线、同轴光纤或电缆,选择十分灵活;每帧信息都有CRC校验及其它检错措施,因此数据出错率极低,可靠性较高;当其传输的信息出错严重时,节点可以自动断开与总线的联系,以使其总线上其它的操作不受影响。 虽然目前USB、PCI等总线技术得到了快速发展,但是在大量应用的测试微机及工控机中,用的最多的还是ISA总线。ISA总线具有16位数据宽度,其最高工作频率为8MHz,数据传输速率可达到16MB／s,地址总线有24条,可寻址16MB 的地址单元,其总线信号分为5类,分别为数据线、控制线、地址线、电源线和时 钟线。 控制器局域网CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。是德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业 现场总线控制系统学习心得 班级：电技131 姓名：杨秋 学号：20XX301030103 六个星期的现场总线控制系统课程已经结束，通过这段时间的学习和老师的耐心讲解，我初步了解到了这门课程的基本内容。 目前，在连续型流程生产工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。我们已经在以往的学习中了解到了PLC和DCS这两大系统的基本知识，而FCS就是我们这段时间学习的现场总线控制系统。老师分别从以下几个方面详细地向我们讲解了这门课程。 1现场总线和现场总线控制系统的概念 根据国际电工委员会IEC61158标准的定义，现场总线是指应用在制造过程区域现场装置和控制室内自动控制装置之间的包括数字式、多点、串行通信的数据总线，即工业数据总线。是开放式、数字化、多点通信的底层通信网络。以现场总线为技术核心的工业控制系统，称为现场总线控制系统FCS，它是自20世纪80年代末发展起来的新型网络集成式全分布控制系统。 其中，现场总线系统一般被称为第五代控制系统。第一代控制系统为50年代前的气动信号控制系统PCS，第二代为 4~20mA等电动模拟信号控制系统，第三代为数字计算机集中式控制系统，第四代为70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS。 2 现场总线技术现场总线技术将专用的微处理器置入了传统的测量控制仪表，使其各自都具有了多多少少的数字计算和数字通信能力，成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点。它们通过普通双绞线、光纤、同轴电缆等多种途径进行信息传输，这样就能够形成以多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统。该网络系统按照规范和公开的通信协议，在位于生产现场的多个微机化自控设备之间，以及现场仪表与用作管理、监控的远程计算机之间，实现数据传输与信息共享，进一步构成了各种适应实际需要的自动控制系统 3 现场总线的分类 老师重点讲述了现场总线的几种类别，典型的现场总线技术包括了基金会现场总线FF，LonWork现场总线，Profibu 现场总线，CAN现场总线以及HART现场总线。其中FF总线尤为重要，按照基金会总线组织的定义，FF总线是一种全数字、串行、双向传输的通信系统，是一种能连接现场各种现场仪表的信号传输系统，其最根本的特点是专门针对工业过程自动化而开发的，在满足要求苛刻的使用环境、本质安全、总线供电等方面都有完善的措施。为此，有人称FF总线为 CAN总线读书笔记 CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准。CAN总线解决方案为嵌入式设计提供通信与连接，使其进入崭新阶段。CAN串行总线协议是一款高速可靠的通信协议，创建最初用于汽车应用，如今已广泛用于需要达到1 Mbps比特率的稳健通信应用。在产品设计中集成CAN协议将是在恶劣电气环境下实现高度实时通信功能的低成本的可靠途径。 CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义2或2个以上不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。近年来广泛应用于汽车控制系统和工业控制系统领域。下面我们可以看到CAN-BUS总线技术应用的具体案例。 案例1：电动汽车充电站换电站充电桩CAN总线管理系统方案背景介绍：电动汽车充电站是电动汽车发展和普及的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。 现在通常的通电方式有3类，适用于不同的应用场合。充电站通常主要提供快速充电服务，辅以用于慢速充电的充电桩；充电桩则只能提供慢速充电；换电站则提供为电动汽车更换电池的服务。 而这三类的充电方式都会同样使用到计算机作为管理核心，并且通过以太网来连接站内的各个功能部分，如计费和打印等计算机和系统。所以以太网是作为管理网络存在于系统当中。对于直接的充电的指示和监控则是由可靠性和实时性更好的CAN总线来管理的，所以BMS和充电桩都是CAN接口的。 CAN总线技术详解 起源 20世纪80年代，Robert Bosch 公司在SAE（汽车工程协会）大会上介绍了一种新型的串行总线CAN控制器局域网，那也是CAN 诞生的时刻。今天，在欧洲几乎每一辆新客车均装配有CAN 局域网。同样，CAN也用于其他类型的交通工具，从火车到轮船或者用于工业控制。CAN 已经成为全球范围内最重要的总线之一甚至领导着串行总线。CAN总线的工作原理 CAN总线使用串行数据传输方式，可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。CAN与I2C总线的许多细节很类似，但也有一些明显的区别。 当CAN总线上的一个节点（站）发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收。每组报文开头的11位字符为标识符，定义了报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时，这种配置十分重要。 当一个站要向其它站发送数据时，该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片，并处于准备状态；当它收到总线分配时，转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出，这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测，判断这些报文是否是发给自己的，以确定是否接收它。 由于CAN总线是一种面向内容的编址方案，因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。当所提供的新站是纯数据接收设备时，数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化，即总线上控制器需要测量数据时，可由网上获得，而无须每个控制器都有自己独立的传感器。 多线控制和总线控制的区别在火灾报警系统中的 各自作用？ 多线控制和总线控制有相应的多线控制盘和总线控制盘。 多线控制也叫直接控制，就是利用多线模块直接放线至控制设备，一般的多线控制点控制的是消防泵、风机等等设备，多线控制模块不算编码点。 总线控制是通过接在回路里面的输入输出模块连接被控设备，主机上面有总线控制点，在软件里面可以设定控制点和相对应的设备，另外总线控制的设备，还可以参与自动联动，写进联动程序。 消防系统的总线制控制与多线制是什么意思 总线制是火灾自动报警系统信号传输线路与消防联动系统合二为一，即在一个回路中既有探测器、手动报警按钮，又有控制消防联动设施动作与接受动作回收信号的控制模块回路。也就是设备是并联在一根总线上的。采用总线制布线方式比较简单。一般情况下，如果消防联动设施数量比较多且集中，采用总线制比较经济合理。 多线制是对消防联动设施的控制是一对一、点对点的控制回路。多线控制是由主机控制室用于手动控制的！通常不受报警系统控制，由人为控制！（利用继电器，接触器完成） 多线控制是一个地址码就用一对线，直接接入中控室或控制器箱，布线量大，不好维修，但是地址故障好查找；总线控制是多点多个地址码公用一对线，每对线（或多对线）可以作为一个回路来接入 主机或控制器，施工方便，控制方便，节省材料，回路中所有点位上线以后出现故障易查找，但如果控制器读不出地址码的时候查故障可就困难了。现在大部分工程设计与产品都是总线制的，多线制已经淘汰。可以参考《电气消防》第二册 现在各厂家报警系统均采用两总线制布线方式，也就是两根线上可并联多个报警设备（烟感、温感、手报等），根据各厂家回路容量的不同可能这两根线所连接设备最大数量也不一样(例如：海湾回路容量242点，其他厂家有96点的，有256点的等）。 多线制是针对于总线制来说的，我们国家消防规范有规定，对于一些重要的设备（如：消火栓泵、喷淋泵、排烟机等）必须用多线制进行控制，也就是每台设备必须有单独的控制线与消防主机相连接，这样即使某个设备的线路出现了故障或被火烧断也不会影响其他设备的使用。 总线制布线方式的优点：布线简单，施工方便，工程造价低。缺点：一旦某处线路有问题可能会影响一段线路（也可能整个回路）上的设备不能正常工作 多线制优点：一处线路有问题不会影响其他设备的正常工作缺点：布线复杂，工程造价高 多线制控制：主要用于控制消防泵、喷淋泵、排烟风机等重要设备的启动和停止。容量：可以控制6路设备的启动和停止。Z1 Z2总线:Z1 Z2总线是一类信号线的集合，是模块间传输信息的公共通 摘要 控制器局部网(CAN—C0NTROLLER AREA NET的RK)是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。其总线规范已成为国际标准，被公认为几种最有前途的总线之一。本文综述了CAN总线产生和发过程，概括了CAN总线优于其它现场总线的特点，结合生产中温度监控的实际需求，提出了将CAN总线应用于生产实践的设想。给出了基于CAN总线的温度监控系统的设计方案，设计了一种基于CAN总线的智能楼宇温度测控系统。以STC89C52RD单片机为核心，利用CAN总线技术和数字温度传感器DS18B20，组建了智能楼宇温度测控系统的节点及网络架构，给出了系统总体结构和关键的软件流程。测试结果表明，房间温度控制能满足设计要求，具有结构简洁、节能、实时性好及可靠性高等优点。 关键词：现场总线，温度传感器，节点，网络架构 I A CAN network based temperature monitoring system ABSTRACT Controller area network (CAN-C0NTROLLER AREA NET's RK) is a BOSCH company is the leading modern automotive applications, launched a multi-host the local network, because of its superior performance has been widely used in industrial automation, variety of control equipment, transport, medical equipment and construction, environmental control and many other sectors. The bus specification has become the international standard, recognized as some of the most promising of the bus. This paper reviews the production and development process of CAN bus, CAN bus, summarizes the characteristics superior to other field bus, temperature monitoring with the production of the actual demand, put forward a CAN bus used in the production practice of the idea. CAN bus is presented based on temperature monitoring system design, design of a CAN bus based temperature measurement and control system of intelligent buildings. The STC89C52RD microcontroller as the core, the use of CAN bus technology and the digital temperature sensor DS18B20, set up a temperature measurement and control system intelligent building node and network architecture, gives the overall system architecture and key software processes. The results show that the room temperature control to meet the design requirements, with a simple structure, energy, real good, and reliability. Keywords: field bus, temperature sensors, nodes, network architecture II 现场总线控制系统Newly compiled on November 23, 2020 南阳理工学院自动控制仪表课程报告 学院（系）：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器（升）学生： *** 指导教师： * * 完成日期2015年 12 月 自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 总计：自动控制仪表课程报告 20 页 插图： 14 幅 自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 学院（系）：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器（升） 学生姓名： *** 学号：1%%%%%%% 指导教师（职称）：（高级工程师） 评阅教师： 完成日期： 2015年12月 南阳理工学院 Nan yang Institute of Technology 现场总线控制系统 测控技术与仪器（升） *** [摘要]技术自推广以来，已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。现场总线的技术推广有了三、四年的时间，已经或正在应用于冶金、汽车制造、烟草机械、环境保护、石油化工、电力能源、纺织机械等各个行业。应用的总线协议主要包括、、Foundation、、Interbus_S 等。在汽车行业，现场总线控制技术应用的非常普遍，近两年国内新的和旧的生产线的改造，大部分都采用了现场总线的控制技术。国外设计的现场总线控制系统已应用很广泛，从单机设备到整个生产线的输送系统，全部采用现场总线的控制方法。而国内的应用仍大多集中中生产线的输送系统、随着技术的不断发展和观念的更新必然会逐步扩展其应用领域。 [关键词] 现场总线；工业控制；应用广泛 Fieldbus control system Measurement & Control Technology and Instruments Major（l） *** Abstract：Field bus technology, since the promotion has been all over the world should be used in industrial control fields. Fieldbus technology popularization has three or four years, has been or are being used in metallurgy, automobile manufacturing, tobacco machinery, environmental protection, petrochemical, electric power, textile machinery and other industries. Application of bus protocol mainly includes the PROFIBUS, DeviceNet, Foundation, Fieldbus, Interbus_S, etc. In the automotive industry, the field bus control technology application is very common, in the past two years the domestic new and the old production line of auto production line transformation, mostly using the field bus control technology. Design of field bus control system has been applied abroad is very broad, from the single device to the transmission system of the whole production line, adopts the control method of the field bus. And domestic applications are mostly concentrated in the production line of 汽车控制系统的 CAN总线应用 汽车控制系统的CAN 总线应用 摘要 现代汽车上安装和使用了越来越多的电子控制单元(ECU), 大大提高了汽车的动力性、经济性、舒适性和操作的方便性,但随之增加的复杂电路使车内线束增多、空间紧张、布线复杂,导致车身重量明显增加,降低了车辆的可靠性,增加了维修难度。另外, 各电控单元之间也需要传递大量的信息,有些信息是多个电控单元 共享的,传统的点对点的接线和布线方式不能实现信息共享。由于现代汽车的电子控制器及仪表的数量越来越多,因此现代汽车一般 采用CAN 总线系统,将整个汽车控制系统联系起来统一管理,实现数据共享和相互之间协同工作。 把CAN 总线技术应用于汽车的电气控制就能够解决这些问题也是当前国内外汽车制造商大力开发和正在使用的新技术。CAN 已被广泛应用到各个自动化控制系统中,从高速的网络到低价位的 多路接线都能够使用CAN.例如,在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统和安防监控等领域,CAN 都具有不可比拟的优越性。现代汽车的结构复杂,传感器遍布全车,其类型多种多样,这使得数据变得复杂,大小不尽相同,因此速率也不相同,另外车身系统也需要获得驱动系统的信息,以供维修人员或者驾驶者参考。因此有必要设计一个高效、可靠的网关与数据处理系统。 1.汽车CAN 总线系统. CAN 的全称是:Controller Area Network, 即区域网络控制器 CAN总线中数据在串联总线上能够一个接一个地传送，所有参加CAN总线的分系统都能够经过其控制单元上的CAN总线接口进 行数据的发送和接收。CAN总线是一个多路传输系统，当某一单元出现故障时不会影响其它单元的工作，汽车CAN总线对不同数据 的传输速率是不一样的，对发动机电控系统和ABS等实时控制用 数据实施的是高速传输，速率为0.125M波特率?1M波特率；对车身调节系统（如空调）的数据实施的是低速传输，传输速率在10? 125K波特率;其它如多媒体系统和诊断系统则为中速传输，速率在前两者之间，这样的区分提高了总线的传输效率。图1为某种客车 基于CAN总线的温度监测系统 摘要 控制器局部网(CAN—C0NTROLLER AREA NET的RK)是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。其总线规范已成为国际标准，被公认为几种最有前途的总线之一。本文综述了CAN总线产生和发过程，概括了CAN总线优于其它现场总线的特点，结合生产中温度监控的实际需求，提出了将CAN总线应用于生产实践的设想。给出了基于CAN总线的温度监控系统的设计方案，设计了一种基于CAN总线的智能楼宇温度测控系统。以STC89C52RD单片机为核心，利用CAN总线技术和数字温度传感器DS18B20，组建了智能楼宇温度测控系统的节点及网络架构，给出了系统总体结构和关键的软件流程。测试结果表明，房间温度控制能满足设计要求，具有结构简洁、节能、实时性好及可靠性高等优点。 关键词：现场总线，温度传感器，节点，网络架构 I A CAN network based temperature monitoring system ABSTRACT Controller area network (CAN-C0NTROLLER AREA NET's RK) is a BOSCH company is the leading modern automotive applications, launched a multi-host the local network, because of its superior performance has been widely used in industrial automation, variety of control equipment, transport, medical equipment and construction, environmental control and many other sectors. The bus specification has become the international standard, recognized as some of the most promising of the bus. This paper reviews the production and development process of CAN bus, CAN bus, summarizes the characteristics superior to other field bus, temperature monitoring with the production of the actual demand, put forward a CAN bus used in the production practice of the idea. CAN bus is presented based on temperature monitoring system design, design of a CAN bus based temperature measurement and control system of intelligent buildings. The STC89C52RD microcontroller as the core, the use of CAN bus technology and the digital temperature sensor DS18B20, set up a temperature measurement and control system intelligent building node and network architecture, gives the overall system architecture and key software processes. The results show that the room temperature control to meet the design requirements, with a simple structure, energy, real good, and reliability. Keywords: field bus, temperature sensors, nodes, network architecture IIcan总线协议完全解析
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