摘要：针对某网架安全监测的需求规划了散布式健康状况监测体系，介绍了在散布式体系中运用操控器局域网(CAN)组成散布式通讯网络模块的计划。详细论述了依据CAN总线操控器SJAl000的收集体系规划计划及详细的硬件电路规划，并处理了在软件规划中简略碰到的问题。
在某大网架结构的修建中，因为网架结构的特殊性及其所在地理位置在滨海飓风多发地带，因而需求规划高速数据收集体系对网架结构的健康状况进行实时监测，并对数据进行实时剖析和评价。因为需求对网架上受力状况进行多点监测，考虑到硬件集中操控扩展才能差且在现场施工有较大的布线困难，因而本体系选用现在广泛应用的散布式体系规划计划，将各个操控单元散布在现场各收集点上。为了完结散布式体系的监测与操控功用，需求树立杰出的通讯方法，以完结体系主机与各智能单元之间的信息交流与通讯。依据本数据收集体系的特色，其通讯体系应具有杰出的牢靠性、适应性、可扩展性和简略的衔接方法，并能满意长距离传输的需求。因为此数据收集体系节点数多(100路)、对信号传输速度要求高且误码率低，运用485总线树立数据收集体系的传统方法，其最大操控结点只能有32个，在超越lkm的布线结构中传输速度只要lOOkbps，且“数据磕碰”和“死锁”等问题不易处理，因而选用485总线明显达不到规划要求。
相对于传统的485总线来讲，操控器局域网CAN(Controller Area Network)作为现场总线的一种，以其分时多主、非破坏性总线裁定和主动检错重发等灵敏、牢靠的通讯技能处理了485总线现场调试困难、开发周期长等问题[1]。尤其在较为艰苦的装置环境中，其高效的现场调试功用显得尤为有用。作为一种涣散式、数字化、双向多点、具有高速率高牢靠性特色的通讯体系，CAN可以构建灵敏的多主通讯机制，也可以树立主从式结构，并且这两种方法下的硬件物理联接彻底相同。其主动进行数据编码、CRC冗余校验、犯错主动重发的功用确保了数据的准确率，某一节点严峻犯错时能主动脱离总线确保了体系的稳定性，且其具有极强的带负载才能，可驱动多达110个节点，可满意本体系高速、准确、多负载的要求。
1 收集卡硬件电路的规划
1．1 CAN总线散布式体系结构规划
体系结构如图1所示。本体系由上位监控PC机、
CAN总线适配卡和操控单元三部分组成。上位监控PCs机选用IBM-PC兼容机，首要担任对体系数据的接纳与办理、操控指令的发送以及各操控单元动态参数和设备状况的实时显现；CAN总线适配卡可以使PC机方便地衔接到CAN总线上；操控单元以单片机为中心，首要担任对现场的环境参数和设备状况进行监测，对收集来的数据进行打包处理并将处理过的数字信号经过CAN通讯操控器SJA1000送入CAN总线。
1．2 操控单元模块规划及关键问题的处理
操控单元的首要功用是将现场收集的模拟信号转化成数字信号，经过CPU处理后再由CAN总线操控器打包送上CAN总线以便上位机接纳处理；接纳上位机操控信号，完结现场操控的详细操作。详细需求处理的问题为：①CAN模块规划；②A／D模块规划。
1．2．1 CAN模块规划
操控单元以8位单片机AT89C51为中心，选用器材SJA1000作为CAN操控器，并选用芯片82C250和6N137作为CAN操控器接口和光耦阻隔。硬件电路如图2所示。
体系选用的CAN总线通讯操控器SJA1000是PHILIPS公司出产的一种独立式CAN器材，其原理框图如图3所示。它与CAN2．OB相兼容[1]，一起支撑11位(BasicCAN形式)和29位(PeliCAN形式)识别码。
图2中AT89C51单片机的ALE、WR、RD端别离操控SJA1000的ALE／AS、WR、RD端，地址和数据线ADO～AD7由P0口分时复用完结。SJA1000的中止恳求信号INT在中止答应且有中止产生时，由高电来此跳变到低电平，所以INT和AT89C51的INT0直接相连。片选信号CS由GAL译码电路操控，当CS接到低电平时，SJA1000被选中，CPU可对SJA1000进行读／写操作。为了增强操控节点的抗搅扰才能，避免线路间串扰，SJA1000经过光耦6N137与82C250相连，从而使总线上各个CAN节点之间完结阻隔，以维护CAN操控器正常作业。82C250是CAN总线收发器，是CAN操控器SJA1000正常作业与CAN总线的接口器材，对CAN总线以差分方法发送。其引脚RS用于挑选82C250的作业形式(高速、斜率操控或等候)。RS脚接地，82C250作业于高速方法，RS脚串接一个电阻R后再接地，若82C250处于CAN总线的网络终端，总线接口部分有必要加一个120Ω的匹配电阻，以维护82C250免受过流的冲击。
1．2．2 A／D模块规划
A／D芯片选用12位高速收集芯片AD574。在本规划中，A／D模块的功用是将外部模拟信号经过AD574转化成数字信号后并行输入到AT89C51，然后AT89C51将其打包，并行输出至CAN总线通讯操控器SJA1000，经总线收发器至CAN总线。其监控电路选用DS1232，它具有电源监控、手动复位和看门狗功用，还能一起输出凹凸电平的两路复位信号，别离输出至AT89C51和SJA1000的复位端，以满意本次规划的要求。
2 软件规划
本健康监测体系要求软件部分具有现场数字信号显现、检测并驱动现场信号设备等功用。在本规划中首要完结两部分使命：第一是PC机部分的上位机显现，首要经过集成开发环境软件规划出上位机监督显现界面，其要点在于PC机与现场节点间的通讯；第二是现场节点操控规划，即设备驱动功用的完结，意图是能接纳上位机的操控信号，使现场节点按既定的作业方法作业。
依据体系的作业要求，作业要点包含CAN总线通讯程序、看门狗的初始化、A／D采样操控程序、执行机构操控程序和操控算法等，首要流程如图4所示。限于篇幅，这儿侧重介绍SJA1000初始化程序规划、发送程序规划、接纳程序规划以及A／D转化程序的规划。
2．1 SJA1000初始化规划
初始化流程图如图5所示。AT89C51上电或复位后，调用复位程序给SJA1000的复位端(RST)供给复位信号，使SJA1000进入复位形式。SJA1000的初始化只要在复位形式下才可以进行。初始化程序首要完结以下寄存器的规划：(1)经过对SJA1000的时钟分频寄存器界说，判别是运用BassicCAN形式仍是运用PeliCAN形式；是否使能CLOCKOUT及输出时钟频率；是否运用旁路CAN输入比较器；TX1输出是否选用专门的接纳中止。(2)经过写检验码寄存器和检验屏蔽寄存器界说接纳报文的检验码，以及对报文和检验码进行比较的相关位界说检验屏蔽码。(3)经过写总线守时寄存器界说总线的位速率、位周期内的采样点和一个位周期内的采样数量。(4)经过写输出寄存器界说CAN总线输出管脚TX0、TX1的输出形式和输出装备。(5)铲除SJA1000的复位恳求标志，进入正常作业形式，这样SJA1000方可进行报文的发送和接纳。
2.2 发送和接纳程序规划
单片机即将发送的报文送到SJA1000的发送缓冲区，然后将SJA1000指令寄存器的发送恳求标志位(TR)置位，发送进程由SJA1000独立完结。在新报文写入发送缓冲区之前，有必要查看状况寄存器的发送缓冲器的状况标志位(TBS)，若为“1”，则发送缓冲器被开释，可将新的报文写入发送缓冲器；不然，发送缓冲器被确定，新的报文不能被写入，发送程序可以选用中止方法和查询方法。在本次规划中，选用的是查询方法。
报文的接纳也是由SJA1000独立完结的。收到的报文经过接纳滤波器存放在FIFO中，第一条报文进入接纳缓冲器，由状况寄存器的接纳缓冲器状况标志位(RBS)和接纳中止标志位(RI)标出。单片机从接纳缓冲器取走一条报文后，要经过置位SJA1000的指令寄存器来开释接纳缓冲器。在本次规划中，接纳程序的规划选用的是中止方法。
2．3 A／D转化规划
在本次规划中选用的是12位逐次迫临型A／D转化器AD574。以查询方法规划程序，经过接连查询A／D转化完毕标志位判别转化是否完毕。当转化完毕时，将数据送人CPU中进行处理，并将处理后的数据保存至6264芯片。
依据CAN总线规划的高速散布式数据收集体系具有必定的运用价值，并且价格低廉、牢靠性高。一起体系还具有可扩展性，在需求多通道收集的状况下只需增加少数的采样坚持芯片即可。经过对该总线体系的通讯才能进行测验，并将上述体系置于强搅扰环境中进行接连试验，发现运用的通讯速率彻底可以确保数据的实时牢靠传输，其通讯作用彻底满意要求，一起上位机和底层节点也可以确保相互间的和谐作业。
