基于CAN總線的數(shù)據(jù)通信采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

CAN(Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)，主要用于各種設(shè)備檢測(cè)及控制的一種現(xiàn)場(chǎng)總線。20 世紀(jì)80 年代初，德國(guó)BOSCH 公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換， 開發(fā)了一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，即CAN 總線。

1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):

由于TI 公司的TMS320F2812 型DSP 在軍事上已有應(yīng)用， 且根據(jù)各種性能的比較， 本系統(tǒng)采用TMS320F2812 型DSP 作為導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，進(jìn)行下位機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送，其中eCAN 模塊是TMS320F2812 DSP 片上的增強(qiáng)型CAN 控制器， 其性能較之已有的DSP 內(nèi)嵌CAN 控制器有較大的提高， 數(shù)據(jù)傳輸更加靈活方便，數(shù)據(jù)量更大，可靠性更高，功能更加完備。

上位機(jī)采用工控機(jī)， 其中由ADLINK 的PCI/cPCI-7841CAN 總線接口卡進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。該卡可同時(shí)操作兩個(gè)獨(dú)立的CAN 網(wǎng)絡(luò)，可編程傳輸速率可高達(dá)1 Mb/s，通過(guò)直接內(nèi)存映射能夠快速訪問(wèn)CAN 控制器，PCI 總線即插即用， 其總線控制器為SJA1000，電氣接口為82C250。

信息采集系統(tǒng)的信息通信利用CAN 總線完成， 其CAN總線接口電路如圖2 所示， 其中獨(dú)特之處是在收發(fā)器PCA82C250 的輸出引腳CANH 和CANL 之間并聯(lián)一個(gè)終端電阻R 為120 Ω，解決了遠(yuǎn)近端阻抗不匹配的影響。

如圖1 所示，由TMS320F2812 DSP 的eCAN 模塊發(fā)送陀螺組合數(shù)據(jù)及溫度值等， 上位機(jī)的PCI/cPCI-7841 型CAN 總線接口卡進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，從而完成整個(gè)信息采集及監(jiān)測(cè)過(guò)程。

1.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì):

系統(tǒng)軟件主要完成基于CAN 總線的數(shù)據(jù)通信， 并在接收數(shù)據(jù)之后按要求對(duì)采集的導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成實(shí)際所需數(shù)據(jù)類型，對(duì)陀螺組合的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

本系統(tǒng)CAN 總線通信報(bào)文格式采用CAN2.0B 擴(kuò)展模式，通信數(shù)據(jù)格式主要是對(duì)CAN 總線協(xié)議中的(仲裁場(chǎng)ArbitrationField)和(數(shù)據(jù)場(chǎng)Data Field)進(jìn)行定義，要求數(shù)據(jù)傳輸速率為500 Kb/s。協(xié)議幀格式如圖3 所示。

系統(tǒng)的接收軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4 所示。

在使用CAN 接口卡之前首先要對(duì)卡進(jìn)行波特率、傳輸報(bào)文格式等參數(shù)的初始化。

1) 初始化CAN 總線的傳輸報(bào)文格式為提供29 位地址的CAN2.0B 擴(kuò)展模式;2) 初始化CAN 總線的波特率為500 Kb/s。

利用PCI/cPCI -7841CAN 接口卡的CanOpen-Driver () 函數(shù)打開CAN 端口， 用CanConfigPort () 函數(shù)進(jìn)行初始化，用CanSendMsg()函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，用Can-RcvMsg()函數(shù)接收數(shù)據(jù)包，用CanCloseDriver () 函數(shù)關(guān)閉端口[3]。創(chuàng)建接收線程，接收數(shù)據(jù)之后按要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。應(yīng)用MFC 制作通信界面。注意，線程函數(shù)只能是靜態(tài)成員函數(shù)，或者是在類外面聲明的一個(gè)函數(shù)。