论基于can总线与以太网互联的实时温度和湿度监控系统的研究与设计

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1、论基于CAN总线与以太网互联的实时温度和湿度监控系统的研究与设计CAN(ControllerareaperatureandhumiditycontrollerSENSIRION公司的SHT10，传感器包括1个电容式聚合体测湿元件和1个能隙式测温元件，并与1个14位A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。SHT10具有超快响应、抗干扰能力强等优点。　　每个SHT10传感器都在极精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。两线制串行接口和内部基准

2、电压，使系统集成变得简易快捷。温度、湿度测控器的MCU采用微芯公司的PIC18F2580，它是整个温度、湿度测控器的运算控制单元，它采用16位的RISC指令系统、哈佛总线结构、两级流水线取指等技术，具有32KB快闪存内存、4KB的RAM、片内看门狗、内部EEPROM、CAN控制器等丰富的片内资源，抗抗干扰性能强，功耗低，速度高。PIC18F2580主要负责数据采集与控制，并与通信转换层适配器进行实时CAN总线数据的通信。　　CAN与以太网通信转换层硬件框图如图3所示，它的处理器采用NXP公司的ARM7TDMI-S核的单片机LPC2

3、378，是一款支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-SCPU，处理器时钟高达72MHz。片内含有高达512KB的片内Flash和58KB的片内SRAM存储器，具有强大的通信接口：10/100M以太网媒体访问控制器(MAC)，2路CAN-bus接口。　　增强型外设4个32位捕获/比较定时器、1个带有2KB电池SRAM的低功耗实时时钟、看门狗定时器和1个片内4MHz的RC振荡器。LPC2378的强大功能为CAN和以太网的通信转换带来了极大方便。　　3软件设计软件设计的对象主要包括3部分：温度、湿度测控器的检测控制和C

4、AN通信，CAN以太网通信转换，B/S平台。　　3.1温度、湿度测控器的软件设计温度、湿度测控器的软件流程　　它主要包括初始化子程序、CAN数据的接收和发送程序、显示程序、键盘扫描程序、控制程序。CAN数据的接收和发送对实时性要求比较高，故采用中断方式进行处理。微处理器PIC18F2580在程序开始首先要对CAN控制器模块进行初始化。主要通过测控器本身的地址标识的读取来对CAN控制器的过滤器和屏蔽器进行配置。屏蔽器用于确定标识符中的哪一位被过滤器检查，这样，一旦1条有效的信息被信息缓冲器MAB接收，信息的标识符区域将与过滤器值相比

5、较，若相匹配，则信息将被装入接收缓冲器。微控制器收到CAN数据后，根据相应命令进行相应动作，如设置相应报警温度湿度、执行相应控制等，然后，做出相应的应答。　　控制程序主要是通过串行接口对SHT10进行数据读取，并把读取数据与设定数据进行比较，运用bang-bang控制通过驱动电路控制中央空调，使得房间保持一定的温度和湿度。3.2CAN与以太网通信转换软件设计3.2.1LPC2378的CAN控制器与CAN总线间的数据传输LPC2378的CAN控制器带有1个完整的发送和接收缓冲器串行接口，它是1个双重接收缓冲器，有了这个双重的接收缓冲

6、器，芯片可以在对1个报文进行处理时，可接收另一个报文，但它不含有验收滤波器。验收滤波器是独立的器件，它对所有CAN通道进行CAN标识符过滤。　数据从CAN控制器发送到CAN总线由CAN控制器自动完成。发送程序采用中断方式，中断方式发送程序分为发送主程序和中断服务程序。主程序用于控制信息的发送，中断服务程序负责发送临时存储区中的暂存信息。中断流程图见图5。　　μC/OS-Ⅱ是一个包含时间管理、任务调度等基本功能的小型、轻量级的嵌入式实时操作系统的内核，而且LPC2378是基于ARMTDMI的ARM的内核，其内核与存储器结构都很适合操

7、作系统的运行。　　以太网控制器采用uC/IP的协议栈，主要使用TCP/IP协议。TCP/IP是面向连接的协议，它在2个TCP之间创建1条虚连接，TCP在运输层使用流量控制和差错控制机制来保证数据的可靠性。TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向流动。控制器作为客户端发起连接。通过TCP/IP数据的收发中断见图6。　　对于TCP数据包，LCP2378取出数据，并存入数据区，对数据进行相应分析后，通过CAN控制器发到CAN总线上，对于从CAN总线上接收的数据，同样存入相应数据区，将数据按照TCP/IP进行封装发送。　　图6与以太网

8、通信的中断方式的数据收发Fig.6DataexchangewithEtherthroughInterruption4实验测试系统研制成功后，与多个带有32个节点CAN总线子网系统和以太网环境中进行测试。主要针对TCP/IP协议和CAN协议的数据通信