【文章內(nèi)容簡介】 （9）統(tǒng)一組態(tài)由于現(xiàn)場設(shè)備或者現(xiàn)場儀表都引入了功能塊的概念，所有制造商都使用相同的功能塊，并統(tǒng)一組態(tài)方法，使組態(tài)變得非常簡單，用戶不需要因?yàn)楝F(xiàn)場設(shè)備或者現(xiàn)場儀表種類不同而帶來組態(tài)方法不同，再去學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。（10）開放式系統(tǒng)現(xiàn)場總線為開放互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)是公開的，所有制造商必須遵循。這樣，用戶可以自由集成不同制造商的通信網(wǎng)絡(luò)，既可以與同層的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，也可以與不同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，還可以極其方便地共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。 CAN總線組織的基本規(guī)則CAN總線基于以下5條基本規(guī)則進(jìn)行組織：（1）總線訪問CAN控制器只能在總線空閑狀態(tài)期間開始發(fā)送，所有CAN控制器同步于短幀起始的前沿。（2）仲裁在CAN總線的發(fā)送期間，發(fā)送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的每一節(jié)點(diǎn)均為總線主節(jié)點(diǎn)。當(dāng)許多節(jié)點(diǎn)一起開始發(fā)送時(shí)，此時(shí)只有發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)節(jié)的點(diǎn)變成總線主節(jié)點(diǎn)，具有不同標(biāo)識符的兩幀中，優(yōu)先權(quán)被標(biāo)注于幀中，較高優(yōu)先權(quán)的標(biāo)識符具有較低的二進(jìn)制數(shù)值。若具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時(shí)被初始化，數(shù)據(jù)幀較遠(yuǎn)程幀具有更高優(yōu)先權(quán)。（3）編碼/解碼對于幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域和CRC序列實(shí)用位填充技術(shù)進(jìn)行編碼。當(dāng)正在發(fā)送的CAN控制器檢測到5個連續(xù)的相同極性的位被發(fā)送，一個互補(bǔ)（填充）位被插入到該發(fā)送位流中。當(dāng)一個正在接收的CAN控制器檢測到接收的上述5種位域的位流中，具有5個相同極性的連續(xù)位，它將自動刪除下一個接收（填充）位，刪除填充位的電平必須與先前位相反，否則一個填充錯誤將被檢測，并被標(biāo)注。其余的位域和幀具有固定的形式，因此不使用填充方法進(jìn)行編碼和解碼。報(bào)文中的位流按照NRZ(Non Return Zero)方法進(jìn)行編碼，即位周期期間位電平維持恒定，要么是顯性電平，要么是隱性電平。（4）出錯標(biāo)注當(dāng)檢測到發(fā)送位錯誤、填充錯誤，形式錯誤或應(yīng)答錯誤時(shí)，檢測出錯條件的CAN控制器將發(fā)出1個出錯標(biāo)志，出錯標(biāo)志在下一位開始發(fā)送。當(dāng)檢測到CRC錯誤時(shí)，出錯標(biāo)識在緊跟應(yīng)答界定符后的一位開始發(fā)送，除非其它一些出錯的錯誤標(biāo)識已經(jīng)開始發(fā)送，出錯標(biāo)識將破壞位填充或損壞固定形式的位場。發(fā)出錯誤標(biāo)識后，每個CAN控制器都在監(jiān)控總線直至檢測到一個顯性電平到隱性電平的跳變，此時(shí)，每個CAN控制器完成了其出錯標(biāo)注，并且所有CAN控制器開始發(fā)送7個附加的隱性位。所有可以檢測的錯誤均可在報(bào)文發(fā)送時(shí)間內(nèi)被標(biāo)注，因而使CAN控制器能很容易的做出對應(yīng)報(bào)文的出錯幀，并初始化已經(jīng)損壞報(bào)文的重新發(fā)送，如果CAN控制器檢測到出錯幀固定格式的任何偏離，它將發(fā)送一個新的出錯幀。（5）超載標(biāo)注由一些CAN控制器要求借助于發(fā)送一個或者更多的超載幀來延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的發(fā)送。雖然超載幀和出錯幀具有相同的格式，但對它們的處理卻不同，在間歇域期間進(jìn)行的發(fā)送超載幀不能初始化如何先前的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的重新發(fā)送。超載幀的發(fā)送必須起始于所期望間歇域的第一位，在期望的間歇域期間，重新激活為顯性位的超載幀的發(fā)送在該事件后開始。30第3章 溫度監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)要求在了解熟悉CAN總線協(xié)議的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個簡單的CAN網(wǎng)絡(luò)，要求網(wǎng)絡(luò)至少要包括三個節(jié)點(diǎn)，各個節(jié)點(diǎn)配備一個或以上溫度傳感芯片，該傳感芯片可對室溫進(jìn)行監(jiān)測并把數(shù)據(jù)通過節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)娇偪刂泼姘?，同時(shí)，通過數(shù)據(jù)通訊測試，驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊的正確和安全。主要要求實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及其輔助外圍電路設(shè)計(jì)、和實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)及基于LabVIEW的用戶界面程序設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)出溫度監(jiān)控系統(tǒng)的其中一個智能節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)，選用合適的主控芯片和傳感器，完成硬件框圖和硬件之間的連接圖。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為管理計(jì)算機(jī)和智能節(jié)點(diǎn)組成的兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。整個系統(tǒng)由上位監(jiān)控機(jī)、CAN通信適配卡和多個智能節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可以根據(jù)建筑物的規(guī)模增加和減少。采用CAN總線作為通訊網(wǎng)絡(luò)將各節(jié)點(diǎn)連接成一個分布式智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線方式，上位監(jiān)控機(jī)是抗干擾能力很強(qiáng)的工業(yè)PC機(jī)，以SJA1000芯片作為CAN總線控制器，STC89C52RD單片機(jī)作為節(jié)點(diǎn)控制器，將其與數(shù)字溫度傳感器相連，82C250芯片作為CAN收發(fā)器。由于CAN總線固有的電氣特性，在一個CAN總線網(wǎng)絡(luò)中最多只能配置110個節(jié)點(diǎn)，為了滿足智能大廈的要求，可利用中繼器對CAN總線進(jìn)行擴(kuò)展，這樣不僅增加了系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，還可以起到信號放大作用，增大通信距離。本設(shè)計(jì)中，節(jié)點(diǎn)包括擴(kuò)展芯片、傳感器、控制設(shè)備、收發(fā)器和電源等。節(jié)點(diǎn)之間的通信支持雙絞線、電力線、光纖和紅外線等多種介質(zhì)，按照規(guī)范的協(xié)議進(jìn)行通信，其通信速率范圍在300kbps～。上位監(jiān)控機(jī)通過通信適配卡與總線相連，用于整個系統(tǒng)的集中監(jiān)控、管理、分析及網(wǎng)絡(luò)通信檢測等。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 關(guān)鍵器件的選擇根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可行性要求，我們在關(guān)鍵器件CAN總線控制器和驅(qū)動器上，分別選擇了菲利普半導(dǎo)體生產(chǎn)的SJAl000和82C它們不僅使用方便、性能可靠，而且價(jià)格便宜易于購買。同時(shí)SJAl000也適合于工業(yè)產(chǎn)品的量產(chǎn)。溫度測量采用使用方便，性價(jià)比高的單線數(shù)字溫度傳感器DSl8B20。 SJA1000芯片簡介SJA1000是一種獨(dú)立的CAN控制器，主要用于移動目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。它是Philips半導(dǎo)體公司PCA82C200 CAN控制器(Basic CAN)的替代品，而且它增加了一種新的操作模式——PELICAN。 SJA1000芯片特性（1）和PCA82C200獨(dú)立CAN控制器引腳兼容（2）和PCA82C200獨(dú)立CAN控制器電氣兼容（3）擴(kuò)展接收緩沖器（64字節(jié)、先進(jìn)先出FIFO）（4）（5）同時(shí)支持11位和29位識別碼（6）位速率可以達(dá)到1Mbits/s（7）PELICAN模式擴(kuò)展功能：——可讀/寫訪問錯誤的計(jì)數(shù)器——可編程的錯誤報(bào)警限制——最近一次錯誤代碼寄存——對每個CAN總線錯誤的中斷——具體控制位控制的仲裁中斷——單次發(fā)送——只聽模式（無確認(rèn)、活動的出錯標(biāo)志）——支持熱插拔（軟件速率檢測）——驗(yàn)收濾波器擴(kuò)展（4字節(jié)代碼，4字節(jié)屏蔽）——自身信息接收（自接收請求）（8）24MHZ時(shí)鐘頻率（9）對不同微處理器的接口（10）可編程的CAN輸出驅(qū)動器配置（11）增強(qiáng)的溫度適應(yīng)（40到1250C） SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)、 硬件結(jié)構(gòu)框圖 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖從上面的圖可以看出，SJA1000主要由接口管理邏輯IML、信息緩沖器（含發(fā)送緩沖器TXB和接收緩沖器TXFIFO）、位流處理器BSP、接收過濾器ASP、位時(shí)序處理邏輯BTL、錯誤管理邏輯EML、內(nèi)部及復(fù)位電路等構(gòu)成。IML接收來自CPU的命令，控制CAN寄存器的尋址并向主控器提供中斷信息及狀態(tài)信息。CPU的控制經(jīng)IML把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入TXB，TXB中的數(shù)據(jù)由BSP處理后經(jīng)BTL輸出到CAN總線。BTL始終監(jiān)視CAN總線，當(dāng)檢測到有效的信息頭“隱性電平控制電平”的轉(zhuǎn)換時(shí)啟動接收過程，接收的信息首先要由位流處理器BPS處理，由ASP過濾。只有當(dāng)接收的信息識別碼與ASP檢測相符時(shí)，接收信息才最終被寫入RXB或RXFIFO中。RXFIFO最多可以緩存64字節(jié)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可以被CPU讀取。EML負(fù)責(zé)傳輸層中調(diào)制器的錯誤管制，它接收BSP的出錯報(bào)告，促使BSP和IML進(jìn)行錯誤統(tǒng)計(jì)。CAN控制器工作模式的設(shè)定、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等都是通過這些寄存器來實(shí)現(xiàn)的，時(shí)鐘分頻寄存器OCR用于設(shè)定SJA1000工作于BASIC CAN模式還是PELICAN模式，還用于CLKOUT引腳輸出時(shí)鐘頻率的設(shè)定，在上電初始化控制器時(shí)必須首先設(shè)定：在工作模式下，控制寄存器CR用于控制CAN控制器的行為，可讀可寫；命令寄存器CMR只能