基于CAN总线的数据采集与控制系统设计

・现场总线与网络通信・　低压电器（２０１２Ｎｏ．７）　

基于ＣＡＮ总线的分布式　

智能温度采集系统设计　

牛广文　（兰州工业高等专科学校电气工程系，甘肃兰州７３００５０）　

摘要：针对工业现场及物资储存等环境的温度实时监控，设计了一种基于ＣＡＮ　总线的分布式温度检测系统。采用微控制器ＰＩＣ１６Ｆ８７７、ＣＡＮ总线控制器ＭＣＰ２５１５、温　度传感器ＤＳ１８Ｂ２０、ＣＡＮ收发器８２Ｃ２５０作为现场温度采集的智能节点，通过ＣＡＮ总线　网络和ＣＡＮ总线适配卡ＰＣＩ一９８１０实现上位Ｐｃ机与现场节点的数据通信。设计了各　部分的硬件电路及检测系统软件。系统结构简洁、扩容方便、可靠性高，具有一定的工　程实用价值。　关键词：ＣＡＮ总线；温度测量；智能节点；ＰＩＣ１６Ｆ８７７；ＤＳ１８Ｂ２０　中图分类号：ＴＰ　２７３：ＴＰ　３３６文献标志码：Ａ文章编号：１００１—５５３１（２０１２）０７—　００４３－０５　牛广文（１９６７一），　男，高级工程师，主　要从事计算机自动　控制技术、智能检　测技术的教学与应　用研究。　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＣＡＮ　Ｂｕｓ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｎｏｄｅ　

．　ＮｌＵ　Ｇｕａｎｇｗｅｎ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００５０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＣＡＮ　ｂｕｓ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｎｏｄｅ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｆｏｒ　ｉｎ・　ｄｕｓｔｒｉａｌ　ｆｉｅｌｄ　ａｎｄ　ｓｔｏｃｋｐｉｌｅ．Ｏｎ・ｓｉｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｎｏｄｅｓ　ｃｏｎｓｉｓｔ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ＰＩＣ１６Ｆ８７７，　ＣＡＮ　ｂｕｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ＭＣＰ２５１５，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ＤＳ１８Ｂ２０　ａｎｄ　ＣＡＮ　ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ　８２Ｃ２５０．Ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｂｅ—　ｔｗｅｅｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｎｏｄｅｓ　ａｎｄ　ｈｏｓｔ　ＰＣ　ｗａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ＣＡＮ　ｂｕｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　ａｄａｐｔｅｒ　ｃａｒｄ　ＰＣＩ一９８　１０．Ｈａｒｄｗａｒｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｂａｓｉｓ，ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ｏｆ　ｅａｓｙ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｎｄ　ｈａｓ　ｓｏｍｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｖａｌｕｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＣＡＮ　ｂｕｓ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｎｏｄｅ；ＰＩＣ１６Ｆ８７７；ＤＳ１８Ｂ２０　

基于ＣＡＮ总线新型分布式数据采集系统的研发　康孝高　摘要：基于ＣＡＮ总线新型分布式数据采集系统的研发。　关键词：ＣＡＮ总线环网Ｉ／Ｏ模块隔离　０引言　本文介绍了ＣＡＮ—ｂｕｓ，以及基于ＣＡＮ—ｂｕｓ通用ｌ，０模块的应　用与组网，利用控制主机的双ＣＡＮ控制器来控制链接通用Ｉ／Ｏ智能　模块，根据控制系统需要可自由、灵活组成控制采集系统。　１　ＣＡＮｂｕｓ简述　ＣＡＮ—ｂｕｓ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）即控制器局域网，是国际　上应用最广泛的开放式现场总线之一。作为一种技术先进、可靠性　高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，ＣＡＮ—ｂｕｓ已被广　泛应用到各个自动化控制系统中。例如，在汽车电子、自动机械、智能　大厦、电力系统、安防监控、船舶海运、电梯控制、消防安全等各领域，　ＣＡＮ—ｂｕｓ都具有不可比拟的优越性。　ＣＡＮ—ｂｕｓ以其开发维护的低成本、高总线利用率、很远的传输　距离（最远可达１０Ｋｍ）、高速的传输速率《最高可达１Ｍｂｐｓ）、根据优　先级的多主结构、可靠的错误检测和处理机制，全面弥补了传统　ＲＳ一４８５网络的低总线利用率、单主从结构、无硬件错误检测的不　足，使用户能组建起稳定、高效的现场总线控制系统，从而产生最大　的实际价值。　２原理、作用及特点　如图１所示，主机通过ＣＡＮ—ｂｕｓ与现场ＣＡＮ通用Ｉ／ｏ智能模　块链接。ＣＡＮ通用Ｉ／Ｏ智能模块完成现场的数据采集以及初期的数　据处理，并把数据提供给主机。其中，ＣＡＮ通用Ｉ／Ｏ智能模块，有数　字量输入《ＤＩ）、数字量输出（ＤＯ）、模拟量输入（ＡＩ）、模拟量输出（ＡＯ）和　脉冲输入计数（ＰＩ）模块，不再累述。主要介绍主机的作用和特点。　终端　电阻　终端　电阻　

图１　主机作用是完成于下面各个智能模块的连接通讯，读取现场数　据，并把数据归总，形成一定协议模式。或者进行一定的运算，以及保　护输出。除此之外，还要实现与人机界面的通讯。　主机是采集系统的一部分，系统的特点是要把数据形成标准的，　透明的，公开的标准通讯协议，让系统更易于上位的ＨＭｆ（人机界　面）、组态软件、ＤＣＳ（分散控制系统）以及用户自己开发软件界面系　统通讯，实现完整的数据采集系统。　３实现方法及电路　为提高现场ＣＡＮ通信的可靠性，我们开发出一种采用ＭＢｇ０Ｆ５４３　微控制器的双ＣＡＮ冗翁茜信系统。虽然ＣＡＮ协议本身具有较强的检错　纠错能力，但在工业控制现场，插头连接的不牢固、传输介质的损坏　或总线驱动器的损坏等都会破坏ＣＡＮ的可靠通信。在要求高可靠性　的应用系统中，这些故障如不能自动检测到并采取相应措施克服，将　使系统部分甚至完全失去通信能力。而解决这一问题的有效途径就　是采用冗余通信控制。从而保证通信系统主要功能正常运行，以此提　高系统的可靠性。　ＭＢ９０Ｆ５４３是Ｆｕｊｉｔｓｕ公司推出的一款带２个ＣＡＮ控制器的　１　６位微控制器。系统使用两套总线（ＣＡＮ０、ＣＡＮ１），每一套包含独立　的总线电缆、总线驱动器和总线控制器，可以实现物理介质、物理层、　数据链路层及应用层的全面冗余。两套总线采用热备份方式运行：一　个ＣＡＮ控制器作为系统上电后默认的ＣＡＮ（可称为主ＣＡＮ）：另一　个为系统的备用ＣＡＮ（称之为从ＣＡＮ），作为主ＣＡＮ的冗余。系统　正常工作时，主ＣＡＮ总线（ＣＡＮ０）投入运行。当主ＣＡＮ总线发生故　障时，从ＣＡＮ总线（ＣＡＮ１）投入运行。如上电检测到主ＣＡＮ总线故　障，则从ＣＡＮ总线自动投入运行。这样在一套总线发生故障时，另一　套总线自动继续工作，保证整个系统的通信功能正常运行，大大提高　了系统的可靠性，实现了ＣＡＮ总线的全面冗余设计。ＣＡＮ驱动电路　如图２所示　ＣＡ　ｘ１）０　ＣＡＮＲｘＤ０　Ｕ９　ｈＲｘＤＤ　Ｈ　＿－１　ｌ　ｒｅｆ　

…………………………一遘　应　一一　－　

基于ＣＡＮ总线的数据采集记录装置设计　

中北大学信息与通信＿１－程学院侯泽雄沈小林钱坤　

【摘要】该数据采集记录装置的使用对象为某型号自行榴弹炮，在分析设计要求之后　协议和ＣＡＮ总线的基础上，实现了两路ＣＡＮ总线和以太网的通信互联。后经测试证明　和实用性。　【关键词】ＣＡＮ总线；以太网；ＡＲＭ内核　

１．缝｝论　现场总线作为生产现的场数据通信与　控制的网络技术，在测量控制领域随着信息　技术的发展已得到广泛的应用。现在的工业　现场总线控制网络技术已经被认为是一种比　较的成熟的技术，同时也被认为是目前最具　有前途的一种现场总线之一。然而，ＣＡＮ现　场总线作为一种面向工业底层控制的通信网　络，其局限性也是显而易见的。首先，它　不能与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ互连，不能实现远程信息共　享。其次，它不易与上位控制机直接接口。　因此，我们在本文中引入以太网技术。　以太网是在上个世纪７０年代为连接多个　实验室而开发出的一种局域网技术，随着互　联网技术和计算机的迅猛发展，以太网已成　为当今世界上应用范围最广、最为常见的一　种网络技术。他在工业控制中的优势是显而　易见的：首先，基于ＴＣＰ／ＩＰ协议的以太网是　一种标准开放式的网络，由其组成的系统兼　容性和互操作性好，资源共享能力强，可以　很容易的实现将控制现场的数据与信息系　统上的资源共享；其次，数据的传输距离　长、传输速率高，而且很容易与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　连接…。　本设计利用基于ＡＲＭ７内核的ＬＰＣ２２９４处　理器，在深入分析了以太网、ＴＣＰ／ＩＰ协议和　ＣＡＮ总线的基础上，实现了两路ＣＡＮ总线和以　太网的通信互联。　２．系统硬件结构设计　本设计使用的处理器是ＰＨＩＩＰＳ公司推出　的ＬＰＣ２２９４，他是一款基于支持实时仿真和　Ｉ　－　。　

图１　ＣＡＮ控制器主程序流程图　

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基于CAN总线的汽车电气控制系统设计

随着汽车行业的高速发展，其电气控制系统的发展也在逐渐加快，各种控制系统的更新换代促进了我国汽车行业的发展。在该文中介绍的是CAN总线为基础的汽车电气控制系统，通过该系统的应用能够将企业的控制信号转变为信息流，然后通过分布式的控制模式来对汽车的电气控制系统进行更加高效的控制，这种控制模式打破了传统的汽车电气控制系统单一线束限制，保证了汽车电气控制系统在使用的过程中具有更高的利用率。

标签：CAN 总线；汽车；电气控制系统

引言：

现阶段，电子信息技术逐渐应用到了汽车领域中，而汽车总线技术的实现与发展，为汽车通信方式带来了新的发展途径，如今，怎样以总线技术为依托，对汽车的电气控制系统进行有效构建，已经成为当前领域内部关注的重点。而以CAN为基础的总线技术，以其线路简单、扩展方便、抗干扰性强、传输速度快等优势，越来越受到汽车电子领域的重视，但由于该技术的成本相对较高，我国很多大型客车还无法对其广泛运用，因此，需要对该技术进行进一步研究。

1汽车电气控制系统的现状

汽车电气控制系统需要许多驱动大功率的用电器件，如远光灯、近光灯、前后转向信号灯、刹车灯、前后雨刮器电机、电动车窗、电动后视镜、空调压缩机等行车必须的用电设备。大型客车更有电视机、饮水机、通道灯、阅读灯等服务于乘客的用电设备。汽车底盘也有许多传感器如速度传感器、水温传感器、机油传感器、刹车传感器、挡位传感器等等，加上诸多开关如门开关、发动机舱开关和仪表盘的各种开关等。这些设备和传感器都需要通过导线送到中央控制器上，或从中央控制器送下来，形成了大量导线捆成的线扎，这种传统的汽车电气控制方式称为点对点的控制方式.

随着车上电子装置的增加使连接的电子线路迅速膨胀，线束越来越复杂。在汽车设计、装配、维护中的负担甚至到了无法承受的程度，而且线路接头的增加是引起安全问题的隐患。另外线的重量和占用的空间也都是值得考虑的问题，重量的增加意味着降低效率。线路体积（直径）太大在相对运动的部分之间过线非常困难。传统上采用点到点平行连接方式显然无法摆脱这种困境，基于串行信息传输的汽车电气控制系统成为一种必然的选择。