【正文】 由于每個(gè)傳感器的漂移都 是不一樣的，校準(zhǔn)后的偏移數(shù)據(jù)常常需要存放在各節(jié)點(diǎn)的非易失存儲(chǔ)器中。本設(shè)計(jì)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)最多有四路數(shù)據(jù)采集，每一路輸入都由運(yùn)算放大器 LM324 放大 10 倍。接口卡接收到 CAN 數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)打包后通過串口發(fā)送到上位機(jī)。從頂層控制臺(tái)到底層數(shù)據(jù)采集部分共三層，每一層又細(xì)分為幾個(gè)子層。一般 CAN 驅(qū)動(dòng)芯片常選用 PCA82C 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CAN 總線技術(shù)研究 18 圖 7 位時(shí)間的組成 同步 總線上各節(jié)點(diǎn)的振蕩器頻率不可能完全一致。在位時(shí)間框架內(nèi)執(zhí)行的總線管理功能諸如同步狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)送延遲補(bǔ)償和采樣點(diǎn)定位均由 CAN 協(xié)議集成電路的可編程位定時(shí)邏輯確定。 (3) 總 線脫離：當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤請求故障界定隔離，從而對總線處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)處于總線脫離狀態(tài)。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CAN 總線技術(shù)研究 17 (5) 應(yīng)答錯(cuò)誤：在發(fā)送器 ACK 期間未監(jiān)測到顯性位時(shí)，則檢測到一個(gè)應(yīng)答錯(cuò)誤。 錯(cuò)誤類型 (1) 位錯(cuò)誤：正在向總線送出一位的節(jié)點(diǎn)同時(shí)監(jiān)測總線，當(dāng)監(jiān)測到的位數(shù)值與送出的位數(shù)值不同時(shí)，則檢測到位錯(cuò)誤。若相等，則節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)發(fā)送。若一幀被破壞，則進(jìn)行恢復(fù)處理。其他幀發(fā)送期 間，等待發(fā)送的幀在緊隨間歇場后的第一位啟動(dòng)。 超載界定符由 8 位隱性位構(gòu)成。因此，實(shí)際上總線上監(jiān)控到的顯性位序列是由各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的不同錯(cuò)誤標(biāo)志疊加而成。幀起始 (SOF)、控制場、 CRC 場、 ACK 場和幀結(jié)束 (EOF)等位場均與 MAC數(shù)據(jù)幀的相應(yīng)位場相同。比如一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)出自己的數(shù)據(jù)幀。 (4) 數(shù)據(jù)場： MAC 數(shù)據(jù)場與 LLC 數(shù)據(jù)場格式相同。一個(gè) MAC 數(shù)據(jù)幀由七個(gè)不同位場構(gòu)成，如圖 5 所示，它們是：幀起始 (SOFStart Of Frame)、仲裁場、控制場 (兩位保留位+DLC 場 )、數(shù)據(jù)場、 CRC 場、 ACK 場和幀結(jié)束 (EOFEnd Of Frame)。 MAC 子層由被稱為故障界定的一個(gè)管理實(shí)體監(jiān)控，它具有永久識(shí)別故障或短暫擾動(dòng)的自檢機(jī)制。 幀接收過濾：幀內(nèi)容由標(biāo)識(shí)符標(biāo)出。在不同類型的幀發(fā)送或者接收時(shí)， FSM 不斷改變自己的狀態(tài)。在總線空閑或隱性位期間，發(fā)送隱性狀態(tài)。在國外，尤其是在美國及歐洲， CAN 總線已被廣泛應(yīng)用于高檔汽車、火 車、船舶、醫(yī)療器械、建筑管理、樓宇自動(dòng)化、機(jī)械制造、數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、液壓傳動(dòng)、消防管理、傳感器、自動(dòng)化儀表、環(huán)境控制、機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域。這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式，還可以使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。 CAN 協(xié)議建立在 ISO/OSI 七層網(wǎng)絡(luò)模型基礎(chǔ)之上，不過其模型結(jié)構(gòu)只取了 OSI 底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層三層。而隊(duì)型則是用于過程自動(dòng)化的總線類型，它遵從 IEC11582標(biāo)準(zhǔn)。它采用了 ISO/OSI 模型的全部七層協(xié)議，應(yīng)用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置，其通信速率從 300bps至 ，直接通信距離可達(dá) 62700m(78kbps，雙絞線 )；支持雙 絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種介質(zhì)，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。并且，在幾乎沒有可靠的總線競爭仲裁與幀重發(fā)機(jī)制的情況下，數(shù)據(jù)的丟失率正比于總線數(shù)據(jù)的流通量。其接口標(biāo)準(zhǔn)是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，具有多點(diǎn)、雙向通 信能力，便于實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍。邏輯 0 電平規(guī)定為 +5V～ +15V 之間，邏輯 1 電平為 5V～ 15V 之間。其它如 Bosch， National semiconductor； SGSThomphson， Toshiba 等公司也提供集成有 CAN 協(xié)議的芯片。 第三章提出了基于 CAN 總線技術(shù)分布式測量系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。所謂通用即連接不同的傳感器即可用于不同的應(yīng)用場合。在控制功能上，它把生產(chǎn)過程信息和生產(chǎn)管理信息匯集起來，既完成生產(chǎn)控制功能，又 完成一定的管理功能。同時(shí)，東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 5 還存在一個(gè)重要的工業(yè)控制領(lǐng)域 —— 機(jī)器人控制。 (2) 交通 在某些火車和長途汽車中，應(yīng)用 CAN 連接剎車控制單元，或者通過 CAN 連接子系統(tǒng)。 CAN 模塊由協(xié)議驅(qū)動(dòng)和信息緩沖及控制組成， CAN 協(xié)議驅(qū)動(dòng) CAN 總線上接收和發(fā)送信息的所有功能。 現(xiàn)場總線的分類 類型１ IEC 技術(shù)報(bào)告（即 FF H1） 類型 2 Control Net(美 國 Rockwell 公司支持） 類型 3 Profibus(德國 Siemens 公司支持） 類型 4 PNet(丹麥 Prpcess Data 公司支持） 類型 5 FF HSE(即原 FF H2,美國 FisherRosemount 公司支持） 類型 6 Swiff Net(美國 Boeing 公司支持） 類型 7 World FIP(法國 Alstom 公司支持） 類型 8 Interbus(德國 Phoenix Contact 公司支持） [32] CAN 總線 CAN (Controller Area Network控制器局域 網(wǎng) )屬于現(xiàn)場總線的范疇，是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時(shí)，無需增設(shè)新的電纜，可就近連接生產(chǎn)過程 現(xiàn)場總線 監(jiān)控計(jì) 算機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 智能儀器 監(jiān)控計(jì)算機(jī) 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 3 在原有的電纜上，既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計(jì)、安裝的工作量。 圖 1 FCS典型體系結(jié)構(gòu) (2) 互可操作性與互用性 可操作性，是指實(shí)現(xiàn)互連設(shè)備之間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通；而互用則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)相互替換。傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接。它越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制、智能建筑和交通等諸多領(lǐng)域。 PIC 單片機(jī) 。 本文主要從以下幾個(gè)方面闡述： 第一章介紹分布式系統(tǒng)、現(xiàn)場總線的概念和特點(diǎn)，并介紹了傳統(tǒng)的 RS232 和RS485 串行通信標(biāo)準(zhǔn)。東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 I 摘 要 現(xiàn)場總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。 第二章介紹 CAN 技術(shù)的分層結(jié)構(gòu)、幀結(jié)構(gòu)及通信原理。 MCP2510CAN 控制器 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ABSTRACT II ABSTRACT The field bus is installs in the manufacture or in the process region scene installment and the control room between the automatic control device digital, serial, the multispot correspondence data puts up a correspondence bridge between the puter and the scene equipment, it is the global digitization, bidirectional, the multispot correspondence main line, has, the entire distribution, the Interoperability characteristic open style, is now one of automated domain technological development hot spots. CAN (controller area work) belongs to the field bus category, mainly uses in with other auxiliary equipment or the monolithic integrated circuit carries on the munication the module, this kind of connection agreement can carry on the correspondence in the big dry sound environment, has the good resistance to interference. A distributed measurement and control system was developed based on CAN field bus. The technologies in some fields including puter, control, munication, work and circuit design were used which enable a paratively rich functions in monitor and control, in addition to stable performance and friendly interface. Research content includes the research on hardware of node and CANPC interface card, software both running on node and interface card, and software running on PC for monitor and control of CAN research concrete duty is the power circuit, repositions the electric circuit, the crystal oscillator electric circuit, the serial port correspondence connection electric circuit, the CAN main line munication channel node, the hardware design drawing and the overall diagram. The main content of this thesis is as following: In the first chapter of this paper, the conceptions and features of distributed system, field buses are introduced. The traditional RS232 and RS485 serial munication standard are also discussed in this chapter. In the second chapter the CAN hierarchy structure, frame structure and munication principle of CAN technology are introduced. The structure of distributed sensor system is formed according the features of CAN. In the third chapter, the circuits design and chips selection of both interface card and node. In the final part of this paper, a summary of the project is made. The issues about how to perfect this system and development of relative theory and technology are also been discussed. Keywords: Field bus。 現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展 現(xiàn)場總線是 90 年代初期興起的一種先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)。而現(xiàn)場總線則是把智能設(shè)備掛接在總線上，多個(gè)設(shè)備共用一條總線。 (3) 現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性 它將傳感測量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(shè)備即可完成自動(dòng)控制的基本功能，并可隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。據(jù)有關(guān)典型實(shí)驗(yàn)工程的測算資料表明，可節(jié)約安裝費(fèi)用 60％以上。 CAN 的通信速率為 5kbps～ 1Mbps，最大傳輸距離可達(dá) 10km(通信速率為 5kbps 時(shí) )，節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá) 110，傳輸介質(zhì)為雙絞線。信息裝載到某 個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器再發(fā)送，通過讀相應(yīng)的寄存器可檢查狀態(tài)與錯(cuò)誤信息。在道路管理