基于can总线的信号采集与处理模块研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文基于CAN总线的信号采集与处理模块研究姓名：张弘申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：于盛林20070101南京航空航天大学硕士学位论文摘要现场总线是自动化领域的计算机网络。CAN总线作为目前最有前途的现场总线之一，其主要优点为实时性好、可靠性高、性价比突出。因此已经逐渐成为当今自动化领域发展的热点之一。本文主要研究对象为基于CAN总线的分布式数据采集与通讯系统，并准备将其应用于工业现场。作者在分析了CAN总线2.0B协议的基础上，采用结构化的方法独立设计了带有CAN总线通信接口的数据采集与处理底层模块。底层模块的硬件设计以C8

2、051F040高速型单片机为核心，其内部已经集成了AD采集和DA输出子模块，在其基础上，又外扩了CAN总线通讯、人机交互、地址译码等功能模块。在集成了KeilC51编译器的SiliconLaboratoriesIDE开发环境下，采用模块化的软件程序设计方法完成了底层模块的模拟电压采集、CAN总线通讯、模拟电压输出、LCD显示、矩阵键盘扫描、现场温度监控、开关量输入输出等功能。每个子任务模块之间通过主程序的多任务机制来进行分时调用，并采用过采样等方法对采集到的信号进行一些简单的处理，减轻通讯带宽的负担，以提高系统的实时性与效率。整个系统由两个底层模块和一台接有CAN总线通

3、信板卡的上位机组成，采用主从结构，通过接口卡来实现双向通讯，由此可以及时得知工业现场的各种数据和运行参数，从而保证了对现场远程测控的实时性。CAN总线应用层协议由作者自行定义和编写，使之更加符合本系统的要求和特点。目前整个系统运行良好，性能稳定，通信冗余度高，符合工业现场使用的要求。关键词：现场总线，CAN总线，单片机，数据采集I基于CAN总线的信号采集与处理模块研究ABSTRACTFieldbusisakindofcomputernetworkintheautomatizationfield.Asoneofthemostpromotingfieldbus,CANBUS

4、havemanyadvantages,suchasoutstandingrealtimeability,highreliabilityandlowprice.Soithasbecomeoneofthedevelopmentalhotspotinautomatizationfieldgradually.ThemainresearchobjectinthisthesisisthedistributeddataacquisitionandcommunicationsystembasedonCANBUS,andpreparetouseitintheindustryfield.A

5、fteranalyzingtheCANBUSprotocol2.0B,theauthordesignthedataacquisitionandprocessingmodulewhichcontainstheCANBUSinterfacewithstructurelymethod.Thehardwaredesignoftheaptitudenodesusehighspeedsinglechipc8051f040asitscore.IthasalreadyintegratedADacquisitionandDAoutputsubmodules.withal,extendin

6、gsomeothermodulessuchasCANBUScommunicationandaddresscoding.UndertheSiliconLaboratoriesIDEwhichisincludingtheKeilc51compiler,theauthoraccomplishedtheentiresoftwareprogramwithmodularizationmethods.Thesubmodulescontainanalogvoltageacquisition,CANBUScommunication,analogvoltageoutput,LCDdispl

7、ay,matrixkeyboardscan,portinputandoutput.Usethemainfunction’smultitaskmechanismtotransfereverysubtaskbytime-sharing,andmakeuseofsomeskillssuchasoveracquisitiontodosomesimpledisposalinordertoenhancetheaccurateoftheacquisitsignal.Thesemeasureslightentheburdenofthenetworkasw