基于can总线与gprs的数据通信

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1、基于CAN总线和GPRS的数据通信论文孙艳科曾焰龙剑刘召勤唐文杰指导老师：张新安（湖南科技学院电子工程系）摘要：在当今的工业现场总线技术中，CAN总线技术凭借其实现数据通信的高可靠性、实时性和灵活性等优点，广泛运用于各个领域；无线数据通信网络的发展，使数据传输更加方便。本文提出了一种基于CAN总线与GPRS的数据通信系统，给出了系统的设计方案。系统采用STC89C52单片机作为主控制芯片，在CAN总线通信接口模块中，CAN总线控制器选用Philips公司的SJA1000，总线驱动器采用了PCA82C250

2、接口芯片，CAN总线通信数据采用双绞线传输。无线数据收发系统选用GPRS。介绍了CAN总线及GPRS数据收发的性能及特点,提出了一种基于CAN总线和GPRS的数据通信的系统,给出了其软硬件设计方案，并对CAN接口中断处理、GPRS数据传输以及CAN通用应用层协议的开发等关键技术问题进行了重点研究，同时对设计中的难点及实现过程中应注意的问题进行了比较详细的介绍。经系统测试,该系统使用方便、工作可靠性较高,达到了设计要求,具有一定的参考和应用价值。【关键词】CAN总线智能节点GPRS无线数据传输STC89C5

3、218一引言本项目提出了基于CAN总线和GPRS的数据通信系统，研究其软硬件设计方案，对CAN接口中断处理、GPRS无线数据传输以及CAN通用应用层协议的开发等关键技术问题进行研究。将CAN总线与GPRS通信相结合,使CAN结点获得的信号能通过总线实时地、可靠地、高速而准确地进行传输,使得各由计算机控制单元能够通过CAN总线共享所有信息和资源,达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统的目的。CAN总线具有很好的抗干扰能力,能很好满足GPRS数据

4、通信，是未来智能化传感器和智能化控制网络的发展趋势。基于CAN总线和GPRS的数据通信具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性,网络成本低,多个用户可高效率地共享同一无线信道，可以在异地实时监控工业现场的各种状况下发挥巨大作用。本系统设计拟解决的关键问题：1、CAN接口中断处理。2、GPRS线数据传输协议。3、CAN通用应用层协议的开发等关键技术问题。1.1通信系统总体功能概述1.1.1系统总体框图系统原理描述：系统由一个主控机和若干个CAN节点执行器组成，它们都挂接在双绞线上，组成一个CAN总线通信局部

5、通信网络，CAN总线通信网络中的主控机安装GPRS数据传输装置，与另一个控制中心组成无线通信网络，整个系统的关键任务是实现CAN总线内部局域网通信以及GPRS通信网络的通信。其系统总体结构框图如图1.1.1所示。18图1.1.11.1.2CAN总线主控机节点设计CAN总线主控机系统由单片机最小系统、CAN总线通信接口、实时显示、人机接口模块和串口通信下载模块及无线通信模块组成。CAN总线通信接口通过双绞线收发数据，实现和执行器的连通。结构框图如图1.1.2所示：本主控机负责与无线通信网络进行数据传输，同时

6、也是CAN总线网络中的一个节点，在整个系统中起着主导作用，而CAN总线通信模块，采用SJA1000和PCA82C250,通过单片机控制，实现与其他节点通信。18图1.1.2CAN总线主控机节点框图1.1.3CAN通信模块设计CAN通信模块是本次设计中的核心技术,它负责系统中主控机和执行器之间的数据通信。单个CAN总线节点由单片机、CAN总线控制器和高速光电耦合器及总线驱动器组成，可编程控制，所以称之为智能节点，结构如图3所示，设计中CAN通信模块采用了独立式的CAN控制器，数据通过对控制器编程写入控制器芯

7、片的发送缓冲区里发送出去，目的节点则负责把数据接收到数据接收缓冲区里，再通过CAN总线接口和单片机之间的数据总线，传递给单片机进行处理。设计方案如图1.1.3所示。图1.1.3CAN通信模块（单节点）结构与CAN总线系统结构图18二硬件系统设计2.1电源电路电源是整个系统的能量来源，它直接关系到系统能否运行。在本系统中需要用到5V和3.3V的电源，因此电路中需选用稳压芯片LM7805和AMS11173.3V稳压芯片；其LM7805最大输出电流为1.5A，能够满足系统的要求，电路如图2.1所示。图2.1电源

8、电路2.2RS-232下载接口电路RS-232通信接口电路原理图如图2.2所示：由于PC机的通信口为RS-232电平标准，而单片机则是TTL电平，所以要实现单片机与PC机串行通信，就需采用MAX232将TTL电平转换为RS-232电平。RS-232标准的传输速率只能达到20kb/s,最大传输距离15m。但这里基本能满足本次设计要求。该接口电路，方便设计中的程序调试，电路简单实用。18图2.2RS-232下载接口电路2.3微处理