基于CAN总线数据采集系统的设计与实现.doc

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基于CAN总线数据采集系统的设计与实现
——CAN总线通信实验
内容提要：
以CAN(ControllerAreaNetwork)总线控制器SJA1000为核心,设计了一种通用的基于CAN总线的数据采集系统,给出了数据采集系统的原理、单个节点的软硬件设计;重点阐述了CAN总线智能节点的设计、实现与注意事项。试验表明,CAN总线的多主结构使系统改型灵活,数据传输稳定,可靠性好,数据传输速率可达1Mbit/s,能满足现场的实时性要求。CAN总线的使用大大节约了连接导线、维护和安装费用,提高了系统的性价比,具有广泛的应用前景。
关键词：数据采集CAN总线现场总线芯片SJA1000

目录

TOC\o"1-5"\h\zHYPERLINK\l"_Toc224105281"一、引言 PAGEREF_Toc224105281\h1
HYPERLINK\l"_Toc224105282"二、CAN总线 PAGEREF_Toc224105282\h1
HYPERLINK\l"_Toc224105283"(一)CAN总线介绍 PAGEREF_Toc224105283\h1
HYPERLINK\l"_Toc224105284"(二)CAN协议 PAGEREF_Toc224105284\h1
HYPERLINK\l"_Toc224105285"三、结构设计 PAGEREF_Toc224105285\h4
HYPERLINK\l"_Toc224105286"四、硬件设计 PAGEREF_Toc224105286\h5
HYPERLINK\l"_Toc224105287"五、软件设计 PAGEREF_Toc224105287\h6
HYPERLINK\l"_Toc224105288"（一）初始化子程序 PAGEREF_Toc224105288\h7
HYPERLINK\l"_Toc224105289"（二）发送子程序 PAGEREF_Toc224105289\h8
HYPERLINK\l"_Toc224105290"（三）查询方式接收子程序 PAGEREF_Toc224105290\h10
HYPERLINK\l"_Toc224105291"六、测试报告 PAGEREF_Toc224105291\h12
HYPERLINK\l"_Toc224105292"附录 PAGEREF_Toc224105292\h15
HYPERLINK\l"_Toc224105293"参考文献 36


一、引言
信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,形成以网络集成自动化为基础的控制系统。现场总线顺应这一形式发展,已成为当前工业数据总线领域中一个新热点,被广泛应用于工业现场控制、智能家居、交通工具、环境监测等众多领域。用数据采集系统能实现数据采集与处理,加入高级算法即可实现智能控制,因而减轻了上位机的负担。本设计设计了一个通用的基于CAN总线的数据采集卡,着重阐述了它的设计及其实现。

二、CAN总线
(一)CAN总线介绍
CAN总线(ControllerAreaNetwork控制器局域网)是现场总线的一种。它是德国Bosch公司在1986年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通讯总线。CAN总线与其它通信网的不同之处有二:一是报文传送中不包含目标地址,它是以全网广播为基础,各接收站根据报文中反映数据性质的标识符过滤报文,该收的收下,不该收的弃而不用。其好处是可在线上网下网、即插即用和多站接收;二是特别强化了对数据安全性的关注,满足控制系统及其它较高数据要求的系统需求。CAN总线具有下列主要特性:
多主站依据优先权进行总线访问;
非破坏性的基于优先权的总线仲裁;
借助接收滤波的多地址帧传送;
远程数据请求;
配置灵活;
全系统的数据相容性;
错误检测和出错信令;
发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重发送;
暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离CAN总线。
(二)CAN协议
数据传输的通信协议是指对数据传输的约定,包括定时、控制、格式化和数据表示方法等等。

1.CAN分层结构的协议
CAN是一串行通讯协议CAN总线规范规定了任意两个节点之间的兼容性,包括电气特性及数据解释协议,为保证设计使用的透明性及使用的灵活性,CAN协议分为如下几层:目标层、传送层、物理层。
目标层的功能范围包括：信息识别、信息状态及处理。
传送层的功能范围包括：帧组织、总线仲裁、检错、错误报告、错误处理。