基于CAN總線的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制管理系統(tǒng)
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ＣＡＮ（Controller Area Network）總線協(xié)議最初是以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)ＢＯＳＣＨ公司開發(fā)的，它是一種支持分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的串行通信局域網(wǎng)。目前，ＣＡＮ總線以其高性能、高可靠性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)中的檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信中。ＣＡＮ總線具有以下一些技術(shù)特性：
1．多主方式工作，采用非破壞性的基于優(yōu)先權(quán)的總線仲裁技術(shù)；
2．借助接收濾波可實(shí)現(xiàn)多地址的幀傳送；
3．?dāng)?shù)據(jù)采用短幀結(jié)構(gòu)，抗干擾性強(qiáng)，數(shù)據(jù)幀的信息ＣＲＣ校驗(yàn)及其它錯(cuò)誤檢測(cè)措施完善；
4．發(fā)送期間丟失仲裁或由于出錯(cuò)而遭破獲的幀可以自動(dòng)重發(fā)；
5．嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉總線功能，以使總線其它操作不受影響。
ＣＡＮ總線符合ＩＳＯ１１８９８標(biāo)準(zhǔn)，最大傳輸速率為１ＭＢ／ｓ時(shí)傳輸距離最大為４０ｍ；傳輸速率為５ｋＢ／ｓ時(shí)的最大傳輸距離為１０ｋｍ。ＣＡＮ總線的傳輸介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜等。由于ＣＡＮ總線是一種很有發(fā)展前景的現(xiàn)場(chǎng)總線，因此得到了國(guó)際上很多大公司的支持，加之基于ＣＡＮ總線的硬件接口簡(jiǎn)單，編程方便，系統(tǒng)容易集成。因此它特別適用于系統(tǒng)分布比較分散、實(shí)時(shí)性要求高、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干擾大的場(chǎng)合。
二． 本項(xiàng)目概述及系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
筆者所在公司的技術(shù)中心有各種各樣汽車零部件試驗(yàn)設(shè)備100余臺(tái)，且分布在相隔較遠(yuǎn)的不同試驗(yàn)區(qū)域，許多試驗(yàn)設(shè)備（如高低溫環(huán)境模擬試驗(yàn)箱，振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，各種零部件疲勞耐久試驗(yàn)臺(tái)等）需要24小時(shí)連續(xù)不間斷地運(yùn)行，為了更好地設(shè)計(jì)開發(fā)汽車零部件，需要對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)臺(tái)架運(yùn)行情況進(jìn)行記錄，因此如何集中地監(jiān)控，管理這些試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行顯得頗為重要。
本課題以每臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用雙絞線架構(gòu)CAN總線設(shè)備網(wǎng)，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)地采集數(shù)據(jù)，輸出控制。設(shè)備網(wǎng)的固定節(jié)點(diǎn)（地址為00號(hào)）同時(shí)作為網(wǎng)關(guān)，通過(guò)這臺(tái)通用PC服務(wù)器終端將CAN-bus網(wǎng)絡(luò)連至以太網(wǎng)，由以太網(wǎng)架構(gòu)信息網(wǎng)，在PC服務(wù)器終端平臺(tái)上用VB或VC++ 開發(fā)用戶層的應(yīng)用程序，用來(lái)監(jiān)控各個(gè)試驗(yàn)臺(tái)架的運(yùn)行情況，并創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄下各個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)。使得每個(gè)零部件設(shè)計(jì)工程師通過(guò)連至以太網(wǎng)上的各自的辦公電腦在辦公室里就可以訪問(wèn)PC服務(wù)器終端，獲取所需的零部件試驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行情況數(shù)據(jù)，從而更好地對(duì)零部件試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。
三． CAN總線設(shè)備網(wǎng)與以太信息網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)
連接CAN總線設(shè)備網(wǎng)與以太信息網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)是一臺(tái)通用PC終端。在通用PC終端中安裝1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口卡和1個(gè)USBCAN-I接口卡，這樣就能方便地實(shí)現(xiàn)一個(gè)連接CAN總線設(shè)備網(wǎng)與以太信息網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)。
應(yīng)用程序開發(fā)可以使用VB或VC++等高級(jí)語(yǔ)言在PC平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用程序是一個(gè)WIN 32監(jiān)控程序及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)（記錄CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)）的軟件。所有的CAN總線節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)虛擬網(wǎng)段，CAN設(shè)備管理服務(wù)器是公司以太網(wǎng)中的任一節(jié)點(diǎn)。連在以太網(wǎng)上的WinNT服務(wù)器安裝專用網(wǎng)絡(luò)管理軟件，就可讓合法的工程技術(shù)人員遠(yuǎn)程管理CAN總線節(jié)點(diǎn)設(shè)備；通過(guò)以太網(wǎng)，可同CAN總線節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這樣，服務(wù)器就可以使用WEB發(fā)布方式，向網(wǎng)絡(luò)客戶提供動(dòng)態(tài)交互式瀏覽網(wǎng)頁(yè)等功能。
四． CAN 節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)
1．ＣＡＮ節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)
本ＣＡＮ節(jié)點(diǎn)的電路原理簡(jiǎn)圖如圖２所示。該電路的三個(gè)核心器件是單片機(jī)ＡＤμＣ８１２、ＣＡＮ總線控制器ＳＪＡ１０００和ＣＡＮ總線驅(qū)動(dòng)器ＰＣＡ８２Ｃ２５０。
ＡＤμＣ８１２是高度集成、高精度１２位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該產(chǎn)品在其內(nèi)核中集成了帶有片內(nèi)可重編程非易失性閃速／電擦除程序存儲(chǔ)器的高性能８位（與８０５１兼容）ＭＣＵ和多通道（８?jìng)€(gè)輸入通道）１２位ＡＤＣ。由于ＡＤμＣ８１２只需要通過(guò)其串口模塊和計(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行連接，而不需要額外的仿真器，因而可利用ＡＤＩ公司的ＱＵＩＣＫＳＴＡＲＴ軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的在線下載、在線調(diào)試和在線仿真，從而極大地提高了工作效率。這也是本設(shè)計(jì)使用ＭＡＸ２３２的原因。
評(píng)論