跟着集成电路和嵌入式电脑在轿车上的广泛运用，现代轿车上的电子操控器的数量越来越多，常见的有发动机的电子燃油喷发设备、防抱死制动设备（ABS）、安全气囊设备、电动门窗设备、主动悬架等。电控体系的添加尽管进步了轿车的动力性、经济性和舒适性，但随之添加的杂乱电路也下降了轿车的牢靠性，添加了修理的难度。从布线视点剖析，传统的电子气体系大多选用点对点的单一通讯方法，相互之间罕见联络，这样必定构成宠大的布线体系。因而，一种新的概念——轿车上电子操控器局域网络CAN，也就应运而生。为使不同厂家出产的零部件能在同一辆轿车上和谐作业，有必要拟定规范。依照ISO有关规范，CAN的拓扑结构为总线，因而称为CAN总线。CAN总线被规划作为轿车环境中的微操控器通讯，在车载各电子操控设备ECN之间交 换信息，在车载各电子操控设备ECN之间交流信息，构成轿车电子操控网络。
操控器局域网CAN（Controller Area Network）是一种多主方法的串行通讯总线，根本规划规范要求有高的位速率，高抗电磁搅扰性，并且能够检测出发生的任何过错。CAN在轿车上的运用，具有许多行业规范或许是世界规范，比方世界规范化安排（ISO）的ISO11992、ISO11783以及轿车工程协会（Societyof Automotive Engigeers）的SAE J1939。CAN总线现已作为轿车的一种规范设备列入轿车的整车规划中。CAN总线简介CAN通讯协议规矩了4种不同的帧格局，即数据帧、长途帧、过错帧和超载帧。依据以下几条根本规矩进行通讯和谐：总线拜访、裁定、编码/解码、犯错标示和超裁标示。CAN遵照OSI模型。依照OSI基准模型只要三层：物理层、数据链路层和哀告层，但运用层需求用户自己界说。CAN总线作为一种有用支撑分布式操控或实时操控的串行通讯网络，运用规模广泛从高速网络到低成本的多线路网络。如：CAN在轿车中的发动机操控部件、ABS、抗滑体系等运用中的位速率可高达1Mbps。一起，它能够廉价地用于交通运载工具电器体系中，例如电气窗口、灯火聚束、座椅调理等，以代替所需求的硬件衔接。其传输介制裁为双绞线，通讯速率最高可达1Mbps/40m，直接传输间隔最远可达10km/5kbps，挂接设备数最多可达110个。CAN为多主作业方法，通讯方法灵敏，无需站地址等节点信息，选用非破坏性总线裁定技能，满意实时要求。别的，CAN选用短帧结构传输信号，传输时刻短，具有较强的抗搅扰才能。CAN总线与其它通讯协议的不同之处主要有两方面：一是报文传送不包含方针地址，它是以全网播送为根底，各接纳站依据报文中反映数据性质的标识符过滤报文，其特色是可在线上网下网、即插即用和多站接纳；别的一个方面便是特别强化了数据安全性，满意操控体系及其它较高数据要求体系的需求。在现代轿车的规划中，CAN总线现已成为构建轿车网络的一种趋势；而轿车网络作为直接与轿车内部各个ECU衔接并担任指令的传递、数据的发送及同享，其牢靠性和安稳性与整车的功用严密相关。本文的规划开发是在依据试验条件下树立的仿真渠道，节点之间的通讯是经过对等的CAN通讯节点进行的。试验标明其运转功用安稳牢靠，但实用化仍需求进一步的研讨和改善，且程序的通讯处理才能、纠错和容错才能有待进一步的进步.比方:把CAN总线融合到嵌入式渠道中，在其ARM-EP9315和ARM-S3C2440嵌入式渠道上都做到了CAN总线功用的完结!ARM嵌入式操控渠道，具有敞开、集成度高、尺度小、可扩展性强、低功耗等特色，十分合适与数字家电、车载设备、通讯终端、网络设备等的运用。现在有了CAN总线的完结，使其在此方面的运用更为有用！依据单片机AT89C52的CAN总线分布式测控体系的研制 1 CAN总线网络的技能特色[1][2] 用通讯数据块编码，可完结多主作业方法，数据收发方法灵敏，可完结点对点、一点对多点及大局播送等多种传输方法；可将DCS结构中主机的惯例测验与操控功用涣散到各个智能节点，节点操控器把收集到的数据经过CAN适配器发送到总线，或许向总线恳求数据，主机便从本来深重的底层设备监控使命中解放出来，进行更高层次的操控和办理功用，比方毛病诊断、优化和谐等； 选用非破坏性依据优先权的总线裁定技能，具有暂时过错和永久性毛病节点的判别及毛病节点的主动脱离功用，使体系其它节点的通讯不受影响；一起,CAN具有犯错帧主动重发功用，牢靠性高； 信号传输用短帧结构（8字节），实时性好； 不封闭总线即可恣意挂接或撤除节点，增强了体系的灵敏性和可扩展性； 选用一致的规范和规范，使各设备之间具有较好的互操作性和互换性，体系的通用性好； 通讯介质可选用双绞线，无特殊要求；现场布线和装置简略，易于维护，经济性好。 总归，CAN总线具有实时性强、牢靠性高、结构简略、互操作性好、价格低廉等长处，克服了传统的工业总线的缺点，是构建分布式测控体系的一种有用的解决计划。2体系整体硬件规划计划 首要，界说各节点的功用，确认各节点检测或操控量的数目、类型、信号特征。这是进行微机测控体系网络化的第一步。原则是尽量防止重复测验。智能节点模块绝大部分是输入输出模块，调理回路能够跨模块构成回路。但考虑到调理回路的安全性，为了保证在上位机或整个通讯线路呈现严重毛病时回路调理不受到影响，规划了阻隔型、自整定PID、阻隔型温度调理器等带有调理功用的模块。它们的输入输出通道都在同一模块中，其底层软件的功用很强，一切的输入处理、输出增量的核算（多种调理算法可经过组态挑选，包含串级调理）、输出，包含自整定模块的进程参数的主动识别都在本模块完结，保证了调理回路的安全性、牢靠性。其次，挑选各节点操控器和相应的CAN适配元件。由于各测控节点功用相对单一，数据量少，因而对CPU的要求大大下降，选用8051系列单片机即可满意要求。CAN 总线适配器材主要有：操控器接口、总线收发器和I/O器材。选用Philips公司出产的82C200CAN操控器和与其配套的82C250CAN收发器。82C200具有完结高功用通讯协议所要求的悉数必要特性。具有简略总线衔接的82C200可完结物理层和数据链路层的一切功用。最终，依照CAN总线物理层协议挑选总线介质，规划布线计划，衔接成CAN总线分布式测控网络。如图1所示。3体系的硬件组成[3][4][5](1)CAN总线接口模块① 微处理器现在广泛盛行的CAN总线器材有两大类：一类是独立的CAN操控器，如82C200，SJA1000及Intel 82526/82527等；另一类是带有芯片CAN的微操控器，如P8XC582及16位微操控器87C196CA/CB等。依据当时商场、开发工具和课题的实践需求，体系的智能节点均选用ATMEL 8位单片机AT89C52为微处理器。② CAN操控器CAN操控器选用SJA1000作为操控器。SJA1000是高集成度CAN操控器。具有多主结构、总线拜访优先权、成组与播送报文功用及硬件滤波功用。输入时钟频率为16MHh时钟,输出可编程操控。由以下几部分构成：接口办理逻辑、发送缓存器、接纳缓存器、位流处理器、位守时逻辑、收发逻辑、过错办理逻辑、操控器接口逻辑等。SJA1000有许多新功用 ：规范结构和扩展结构报文的承受和发送；64字节的接纳FIFO；规范和扩展帧格局都具有单／双接纳滤波器；可进行读／写拜访的过错计数器；可织造的过错报警约束：最近一次的过错代码寄存器；每一个CAN总线过错都能够发生过错中止；具有丢掉裁定定位功用的丢掉裁定中止；单发方法（当发主过错或丢掉裁守时不重发）；只听方法（监听CAN总线，无应对，无过错标志）；支撑热插拔（无搅扰软件驱动位速率监测）。因而，体系的智能节点均选用SJA1000作为CAN操控器。③ CAN总线收发器CAN总线收发器选用PCA82C250作为总线收发器。 PCA82C250是CAN 协议操控器和物理总线之间的接口。82C250 能够为总线供给不同的发送功用，为CAN 操控器供给不同的接纳功用。并且它与“ISO 11898”规范彻底兼容。PCA82C250的意图是为了增大通讯间隔，进步体系的瞬间抗搅扰才能，维护总线，下降射频搅扰（RFI）完结热防护等。为了进一步进步抗搅扰办法，在两个CAN器材之间运用了由高速阻隔器材6N137构成的阻隔电路。 CAN器材与微处理器的硬件衔接如图2所示。硬件电路的规划并不太困难，但有几点应引起留意：总线两头两个120Ω的电阻，关于匹配总线阻扰，起着适当重要的效果。疏忽掉它们，会使数据通讯的抗搅扰性及牢靠性大大下降，乃至无法通讯。 82C50第8脚与地之间的电阻Rs称为斜率电阻，它的取值决议了体系处于高速作业方法仍是斜率操控方法。把该引脚直接与地相连，体系将处于高速作业方法，在这种方法下，为防止射频搅扰，主张运用屏蔽电缆作总线；而在波特率较低、总线较短时，一般选用斜率操控方法，上升及下降的斜率取决于民的阻值，试验数据标明15~200kΩ为Rs较抱负的取值规模，在该方法下，能够运用平行线或双绞线作总线。 SJA1000的TX1脚悬空，RX1引脚的电位有必要维持在约0.5Vcc上，不然，将不能构成CAN协议所要求的电平逻辑。假如体系传输间隔近，环境搅扰小，能够不必电流阻隔，这样可直接把82C250的VREF端（约为0.5 Vcc）与RX1脚相连，然后简化了电路。 在体系中，SJA1000的片选信号一般由地址总线经译码取得，并由此决议出CAN操控器各寄存器的地址。实践运用中，选用单片机AT89C52的P2.7为片选信号。所以，SJA1000的地址为：7F00~7F32H。当上电复位时，AT89C52的上电复位，需求从低到高的电平改变来激活，而SJA1000的17脚RST被激活，需求呈现一个由高电平到低电平的跳变，因而，这有必要加一个反相器。(2)数据收集模块数据收集模块用来将各类传感器的数据传送到CAN总线上。整个电路包含：看门狗X5045，单片机89C52，锁存器74LS373，A/D转化器ADC0809以及CAN操控器SJA1000和收发器82C250。电路板如图3。数据收集模块的作业原理：各类传感器收集到数据后将0—5V的模拟量传送到ADC0809，0809将转化成的数字量传给89C52，最终单片机将收集到的数据送到SJA1000经过CAN总线收发器82C250传上总线，完结数据收集作业。(3)操控模块是一个带有CAN通讯功用的阻隔型操控器。该模块有一个数据输入点，能够是指令或其他信号，有一个模拟量输出，供输出履行机构是接连改变的操控体系运用，例如操控步进电机；还有一路是数字量输出，供履行机构是两位式的操控体系运用，例如开关设备。这个操控器能够独自作为一个调理器运用，由于在该模块上供给了完好的显现窗口和操作按钮，能够设定温度设定值、PID调理参数等运转进程中能够显现被控目标的PV值和SV值。该模块能够依据设定的操控点及升、降的时刻完结主动调理。带有CAN通讯口，能够与微机完结通讯，也便是说操控模块能够接入CAN 网络体系。经过上位机完结对多个节点上的操控模块设定各操控点的上下限操控点、PID值、完结时刻等操控参数，并实时记载各操控器的测量值，描绘出改变曲线，供试验人员对试验成果进行剖析。如图4所示。4体系软件规划(1)CAN 总线通讯模块CAN总线测控体系的通讯软件分为3部分：CAN初始化、数据发送和数据接纳。① CAN初始化其主要是设置CAN的通讯参数。需求初始化的寄存器有：形式寄存器（Peli CAN形式）、时分寄存器、接纳代码寄存器、屏蔽寄存器、总线守时寄存器、输出操控寄存器等。需求留意的是，这些寄存器仅能在复位期间可写访向，因而,在对这些寄存器初始化前，有必要保证体系进入了复位状况，并且体系中各CAN操控器的总线守时寄存器的初始化字有必要相同。② 数据发送现场的各传感器把环境多参数的检测信号（数字量、模拟量、开关量）进行转化处理后，发向CAN操控器的发送缓冲区，然后发动CAN操控器的发送指令，此刻CAN操控器将主意向总线发送数据，不再需传感器的微操控器进行干涉。若体系中有多个传感CAN操控器一起向总线发送数据，则CAN操控器经过信息帧中的标识符来进行裁定，标识符数值最小的CAN操控器具有对总线的优先运用权。③ 数据接纳整个温室微机测控体系中的CAN操控器检测到总线上有数据时会主动接纳总线上的数据，存入其接纳缓冲区，并向89C52微操控器发送接纳中止，发动中止接纳服务程序，89C52经过履行中止接纳服务程序，从CAN操控器的接纳缓冲区读取数据，并对其进行进一步处理作业。(2)监控模块集成了一切的数据收集、参数设定、数据统计剖析等功用。一起，为了完结操作人员对出产进程的人工干涉，如修正给定值、操控参数和报警限等，添加了参数的修正功用；为了树立人机信息联络，并且能将各节点传输来的数据以图形、图表或其它动态方法显现出来，本体系能够运用任何具有DDE（Dynamic Data Exchange）接口的MMI（Man-Machine interface）软件；为了更好的办理各种数据，采取了组态操控方法，能够接纳来自MMI软件以及用户软件的DDE衔接恳求，并将该恳求传递给通讯驱动部分，由通讯驱动转化为通讯信号经过传输媒体传递给智能模块的固化软件。并将模块的应对作为DDE操作的成果回来给MMI软件及用户软件。5 定论将先进的现场总线技能（CAN BUS）运用于智能测控体系，大大进步了体系的牢靠性；自主开发了契合世界规范的依据单片机的智能节点，不只很多节省了资金，并且能够置办通用的同类设备，可节省很多的研制费用；依据工控机的上位机供给了杰出的人机界面，使操作愈加便利，直观。
