智能测控仪表系统的ｃａｎ总线及接口研究

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1、智能测控仪表系统的ＣＡＮ总线及接口研究　　摘要：分析了CAN现场总线特点，提出了智能测控仪表系统的CAN总线通信方案，阐述了智能仪表中通用CAN通信接口的硬件设计与软件实现框图。　　关键词：智能测控仪表；CAN总线；单片机　　　　智能仪表是自动化学科的重要组成部分，随着科学技术的迅速发展及工业控制自动化程度的提高，尤其是微电子、计算机和通信技术日新月异的变化，对现场检测控制仪表的智能化程度的要求也越来越高，同时，工业生产规模也在不断扩大，对生产过程的集中监控要求也日趋迫切，这就要求仪表具备较强的远距离通讯的功能，智能仪表逐渐向数字化、网络化和智能化方向发展。智能仪表一方面可

2、以进行人机对话及与外部仪器设备对话，通过现场总线接入自动测试系统；另一方面，使用者借助面板上的键盘和显示屏，可用对话方式选择测量功能，设置参数。现场总线的产生反映了仪器仪表自身发展的需要。而在计算机数据传输领域内，长期以来使用RS—232通信标准，尽管被广泛的使用，但却是一种低数据速率和点对点的数据传输标准，无能力支持更高层次的计算机之间的功能操作。同时，在复杂或大规模应用中，需要使用大量的传感器、执行器和控制器等，它们通常分布在非常广的范围内，所以在底层，的确需要一种造价低廉而又能适应工收现场环境的通信系统，现场总线就是在这种背景下应运而生的。现场总线是当今自动化领域技术

3、发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的低层控制网络，是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。由于它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向，在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性，它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普遍关注。　　自20世纪80年代末以来，有几种类型的现场总线技术己经发展成热并且广泛应用于特定的领域。这些现场总线技术各具特点

4、，有的已经逐渐形成自己的产品系列，占有相当大的市场份额。几种比较典型的现场总线有CAN总线、LonWorks总线、PROFIBUS总线等。CAN(ControlAreaNet.　　2智能测控仪表的接口设计　　　　CAN总线是一种串行数据通信协议，在CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可以完成对通信数据的成帧处理。　　SJA1000是Philips公司PCA82C200型CAN控制器的后续产品，在软件和引脚上均与PCA82C200兼容，井增加了许多新的功能，性能更佳，尤其适用于对系统优化、诊断和维护要求比较高的场合。SJA1000的功能由以下几部分构

5、成：接口管理逻辑；发送缓冲器，能够存储1个完整的报文事(扩展的或标准的)；验收滤波器；接收F1F0；CAN核心模块。　　SJA1000的一端与单片机相连，另一端与CAN总线相连。但是，为了提高单片机对CAN总线的驱动能力，可以把82C250作为CAN控制器和物理总线间的接口，以提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。　　若用SJA1000作为流量计的CAN控制器，与CPU(单片机)相连，再通过PCA82C250组成CAN总线。这种结构很容易实现CAN网络节点中的信息收发，从而实现对现场的控制。　　CAN通信协议主要由CAN控制器完成，SJA1000是适用于汽

6、车和一般工收环境控制器局域网(CAN)的高集成度控制器，具有完成高性能通信协议所要求的全部特性，具有简单总线连接的SJA1000可完成物理层和数据链路层的所有功能，应用层功能可由微控制器完成，SJA1000为其提供多用途的接口。　　SJA1000操作期间，在上电之前必须配置控制线路(中断、复位、片选等)建立与CAN控制器之间通信的硬件连接。初始化、CAN通信采用中断方式数据发送和接收子程序。　　如果在上电后独立CAN控制器在引脚17得到1个复位脉冲(低电平)，它就能够进入复位模式。在对SJA1000寄存器设置前，CAN控制器通过读复位模式请求标志来检查是否己进入复位模式，因

7、为要配置信息的寄存器只有在复位模式才能写入，并涉及到对控制寄存器CR、验收码寄存器(ACR)验收屏蔽寄存器(AMR)、总线定时寄存器(BTRO和BTR1)输出控制寄存器(OCR)的初始化编程。时钟分频寄存器可以选择BasicCAN或PeliCAN工作模式，设置CLKOUT引脚使能用来选择频率，设置是否使用旁路CAN输入比较器和是否使用TX1输出用为专门的接收中断输出。验收代码和验收屏蔽寄存器的设置可以过滤信息，为收到的信息定义验收代码；为与验收代码相关位比较定义验收屏蔽代码。　　总线定时寄存器定义总线上的位速率。输