基于CAN总线的分布式测控网络系统研究

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1、EI摘要CAN总线是国际上广泛应用的一种现场总线。具有高可靠性高、实时性高、设计独特等特点，目前在汽车工业、航天工业等领域的控制系统中得到了广泛的应用，本文基于CAN总线开发了分布式监控网络，设计了系统硬件电路以及软件结构，主要工作如下1．丌发了频率测量节点。基于等精度测量算法使用FPGA实现了频率测量硬件电路，并且嵌入NiosII内核作为内部处理器，完成对电路测量时序以及CAN控制器的控制要求，同时基于SJAl000设计了CAN总线接口电路。2．开发了谐波分析节点。分别设计了电压电流调理电路，使用ADS836

2、4对6路电网信号进行数模转换，采用FPGA实现同步采样控制，并且基于TMS320F2812实现了谐波分析的FFT算法，同时使用2812eCAN内核实现了CAN总线通信。3．基于VC++设计了上位机节点CAN／USB驱动程序以及用户界面软件。关键词：CAN总线；频率测量；等精度算法；谐波分析；FFTf．{l{；引．“≯?妒≈j，舟pAbstractCANbusisoneofthewidelyusedfieldbus．Forit’Shi曲reliability,highreal—time，anduniquedesi

3、gnfeatures，itiswidelyusedintheautomobileindustry,aerospaceindustryandotherfieldsinthecontrolsystem．Themainworkofthispaperisshowedasfollows：Developthefrequencymeasurementnode．UsetheFPGAinstrumenttoimplythefrequencymeasurementhardwarecircuitbasedonequalprecisi

4、onalgorithm．NiosIIcoreisembeddedintotheFPGAtobeusedastheinnerprocessor，anditcancontrolthemeasurementtimingandCANcontroller．CANinterfacecircuitisdesignedtorealizeCANcommunication．Developtheharmonicanalysisnode．Designthevoltageandcurrentregulatecircuit，useADS8

5、364torealizedigital—analogconversion，andFPGAisusedtoachievethesynchronizationsamplecircuit．TMS320F2812realizetheFFTalgorithm，andtheeCANmoduleof2812canimplyCANbuscommunication．CAN／USBdriveprogramandmonitoringsoftwareofthehostcomputeraredesignedbaseonVC++．Keyw

6、ords：CANbus；frequencymeasurement；equalprecisionalgorithm；harmonicanalysis；FIiT㈣3洲0Ⅲ7，川3Ⅲ3Ⅲ7，iii●l㈣YLZ文警．●目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．1现场总线概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1．1现场总线的基本概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1．2现场总线的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

7、11．1．3CAN总线技术特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．2EDA技术概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21．2．1EDA技术的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．2FPGA简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。31．2．3FPGA的开发流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．3系统设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．4第二章CAN通信协议设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72．1CAN技术规范的分层结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72．2CAN2．0B协议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72．2．1数据帧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。82．2．2远程帧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．92．2．3错误帧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．2．4过