CAN总线的双机冗余系统设计——工业控制网络课程设计

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1、辽宁工业大学工业控制网络课程设计（论文）题目：CAN总线的双机冗余系统设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：教研室:号学1护”课程设计(论文)任务ssi

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3、lp7削檄编说天阅仮仮计(1、、、、、12345指导教师评语及成绩R伽月答:量质文论••稣时成平总注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算现场总线技术被誉为自动化领域的局域网，它是计算机技术、通

4、信技术、控制技术的集成。其中，CAN现场总线以其高性能、高可靠性及其独特的设计越来越受到人们的重视。双机兀余技术是提高计算机控制系统可靠性的重要措施之一。木设计是综合所学知识，出基于CAN总线的双机冗余系统的设计方法。采用AT89C51单片机为主控制器，进行了单片机最小系统的硬件设计、可编程的CAN通信控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250组成的CAN通讯模块的设计、双机冗余的切换电路设计。选用独立的CAN总线控制器和总线收发器以接入总线网络所有单片机共用组数据总线、地址总线和控制总线。总线切换器可以使得主机控

5、制、使用总线并将从机隔离于总线。总线切换器的功能可以出三态缓冲器等芯片来完成。关键词：CAN总线；兀余技术；双机兀余；切换电路目录第1章绪论1第2章课程设计的方案22.1概述22.2系统组成总体结构2第3章硬件设计43.1单片机最小系统设计43」」单片机选择43.1.2时钟电路设计63.1.3复位电路设计73.2CAN总线9321CAN总线控制器93.2.2CAN总线收发器103.3总线切换器113.4系统总体连接图13第4章软件设计144.1主程序流程图144.2接收中断服务程序流程图154.3接收中断超时服务程序流程图1

6、64.4系统程序17第5章课程设计总结20参考文献21第1章绪论集先进的嵌入式系统、现代通讯、自控理论和网络技术于一身的现场总线技术，是自动化技术发展的热点之一。它的出现标志着工业控制技术领域进入了一个新的吋代。目前各控制设备生产厂商采取各种各样的方法来实现计算机系统的兀余以提高计算机控制系统的可靠性。有许多大公司如美国的HoneyWell.德国的西门子等设计生产出专用的检测切换屯路，它们都是采用专用的检测切换屯路实现主从机的切换。本文介绍一种行之冇效的利用现场总线实现双机兀余的技术。传统兀余技术存在的问题有：1.检测切换电

7、路设计复杂，且其木身会引入新的不可靠因素；2.有些场合需要主机和从机之间实吋交换数据，保证从机时刻跟踪现场信息。一旦主机发生故障，从机立即能以“无缝连接”方式切入运行，使被控对象始终得到连续控制而不受任何“干扰”。检测切换电路的使用反而不利于主从之间通信的实现；3.使用检测切换电路实现双机以上的多机兀余备份十分困难。CAN总线属于现场总线的范畴，是一种保密性较好、冇效支持分布式控制或实吋控制的串行通信网络。CAN总线是20实世纪80年代初德国BOSCH公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据

8、通信协议，它是一种多主总线，其通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统等应用屮，CAN总线的通信速率可高达1Mbit/soI射它也可以廉价地应用到交通运输工具的屯气系统中，以替代以往所需要的许多硬件及各种线路的连接。现场总线控制系统打破了传统控制系统的结构形式。传统模拟控制系统采用一对一的物理连接，而现场总线控制系统把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，将每个网络节点连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统和控制系统。现场总线屮的传感器、变送

9、器、执行机构均置入微控制器。使它们具备了数字计算和数字通信的能力，信息的传输不再依赖丁•控制室内的计算机或控制仪表,直接在现场的个网络节点完成，实现了彻底的分散，冇力地推动了测控系统向数字化、网络化、智能化方向发展。其屮CAN总线的总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准（IS011898）,得到多个公司的支持，已广泛应用为离散控制领域。CAN已被公认为几种最冇前途的现场总线之一。第2章课程设计的方案2.1概述木文提出了一种基于CAN总线的双机冗余系统的设计方案，使在出现故障吋能自动切换，保证系统安全、稳定运行。总体结

10、构是通过单片机连接总线控制器、总线收发器、总线切换器，进行数据传递并控制工作。木方案以AT89C51单片机作为主控核心，与CAN总线控制器SJA1000完成通信协议。CAN总线收发器APC82C250、总线切换器等模块组成核心主控制模块。总线切换器进行主站从站工作的切换，使双机兀余系统能在