3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　由系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖(圖1)可見，系統(tǒng)硬件主要包括3個(gè)CAN智能站:CAN通信適配器(#3 CAN智能站)、智能傳感器節(jié)點(diǎn)(#1 CAN智能站)和智能執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)(#2 CAN智能站)。各個(gè)智能站的設(shè)計(jì)相似，下面以智能傳感器節(jié)點(diǎn)為例進(jìn)行介紹。其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 智能傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)圖

　　這里要重點(diǎn)介紹的是CAN通信電路。這部分電路主要由CAN的協(xié)議芯片SJA1000、CAN的收發(fā)芯片82C250和光電隔離電路構(gòu)成。

　　(1) CAN控制器

　　CAN控制器是CAN通信的核心芯片，主要功能是實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議和與微處理器接口。本文的CAN控制器采用PHILIPS的SJA1000，它是一個(gè)獨(dú)立的CAN控制器，支持CAN2.0B協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)CAN總線物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。SJA1000有兩種工作模式可以選擇，BasicCAN 模式和PeliCAN模式。本次設(shè)計(jì)中采用PeliCAN模式，它在BasicCAN 模式的基礎(chǔ)有如下的擴(kuò)展:可讀/寫訪問的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，可編程的錯(cuò)誤報(bào)警限制，最近一次錯(cuò)誤代碼寄存器，對(duì)每一個(gè)CAN 總線錯(cuò)誤的中斷，支持熱插拔，具有只聽模式，可單次發(fā)送等。這些增加的功能對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化和錯(cuò)誤診斷非常重要。

　　(2) CAN收發(fā)器

　　CAN收發(fā)器采用PCA82C250，它是CAN控制器和物理總線的接口，可以提高總線驅(qū)動(dòng)干擾能力，增加通信抗干擾能力，并可保護(hù)SJA1000免遭破壞。它可以支持多達(dá)110個(gè)節(jié)點(diǎn)，并能在1Mbps的傳輸速率下工作于惡劣的工作條件下。82C250提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)CAN控制器的差動(dòng)接收能力，其差分接收器共模抑制比寬，抗電磁干擾能力強(qiáng)。它內(nèi)部有總線保護(hù)電路和限流電路，并具有低電流待機(jī)工作方式和降低射頻干擾的斜率控制。

　　(3) 光電耦合器

　　光電耦合器是為了將網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)內(nèi)部隔離起來(lái)，以提高其抗干擾性能。

　　CAN通信部分的硬件電路圖如圖3所示。

圖3CAN通信電路原理圖

　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　基于CAN總線的測(cè)控系統(tǒng)的軟件分為下位機(jī)部分和上位機(jī)部分，下位機(jī)軟件完成采集、控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要包括以下幾個(gè)模塊:通用CAN通信模塊、控制算法模塊、RS232通信模塊、數(shù)據(jù)采集和輸出模塊、自檢和故障處理模塊。上位機(jī)軟件主要是完成監(jiān)控畫面的組態(tài)和與適配卡的通信。

　　軟件的編寫根據(jù)不同的情況采用不同的語(yǔ)言。單片機(jī)部分采用C51語(yǔ)言編寫，使用Keil C51集成開發(fā)環(huán)境。組態(tài)軟件采用"組態(tài)王6.5"，它是目前比較流行的一種用于建立工控對(duì)象人機(jī)接口的智能軟件包，支持Microsoft Windows95/98/NT中文操作系統(tǒng)，可以很方便的開發(fā)出功能完善、界面友好的組態(tài)軟件。上位機(jī)的通信和調(diào)度軟件采用高級(jí)語(yǔ)言Visual Basic 6.0編寫，它支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，有豐富的控件資源，可以大量節(jié)約開發(fā)的時(shí)間。

　　下面詳細(xì)介紹CAN通信模塊和上位機(jī)通信程序的設(shè)計(jì)。

　　4.1 通用CAN通信模塊的設(shè)計(jì)

　　通用CAN通信模塊的功能是完成CAN控制器的初始化設(shè)置;控制各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換;檢測(cè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)和總線的狀態(tài);進(jìn)行故障處理。其程序流程圖如圖4所示。