【文章內(nèi)容簡介】 ，無需采用抗干擾和提高精度的措施，從而降低成本。 （ 4）可控狀態(tài) 操作員在控制室即可了解現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表的工作情況，也能對其進行參數(shù)調(diào)整，還可以預(yù)測或者尋找故障。整個系統(tǒng)始終處于操作員的遠程監(jiān)控狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的可靠性，可控性和可維護性。 （ 5）可換性 用戶可以自由選擇不同控制商所提供的性能價格比 最優(yōu)的現(xiàn)場設(shè)備或者現(xiàn)場儀表，并將不同品牌的儀表互聯(lián)。即使某臺儀表發(fā)生故障，換上其他品牌的同類儀表也能照常工作，實現(xiàn)了“即接即用”。 （ 6）互操作性 用戶把不同的制造商的各種品牌的儀表集成在一起，進行統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成其所需的控制回路，而不必絞盡腦汁，為集成不同品牌的產(chǎn)品在硬件或者軟件上花費力氣或增加額外投資。 （ 7）綜合功能 現(xiàn)場儀表既有檢測、變換和補償功能，又有控制和運算功能，實現(xiàn)了一表多用，不僅方便了用戶也降低了成本。 （ 8）分散控制 控制站功能分散在現(xiàn)場儀表中，通過現(xiàn)場既可以構(gòu)成控制回路，實現(xiàn)了徹底分散控 制，提高了系統(tǒng)的可靠性、自治性和靈活性。 （ 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，用戶不需要因為現(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，再去學習和培訓。 湖南工業(yè)大學專 科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 （ 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)和標準是公開的，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)幀或遠程幀的每一節(jié)點均為總線主節(jié)點。當許多節(jié)點一起開始發(fā)送時，此時只有發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)節(jié)的點變成總線主節(jié)點，具有不同標識符的兩幀中，優(yōu)先權(quán)被標注于幀中，較高優(yōu)先權(quán)的標識符具有較低的二進制數(shù)值。若具有相同標識符的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時被初始化，數(shù)據(jù)幀較遠程幀具有更高優(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序列實用 位填充技術(shù)進行編碼。當正在發(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（填充）位被插入到該發(fā)送位流中。當一個正在接收的 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行編碼和解碼。報文中的位流按照 NRZ(Non Return Zero)方法進行編碼，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）出錯標注 當檢測到發(fā)送位錯誤、填充錯誤，形式錯誤或應(yīng)答錯誤時，檢測出錯條件的 CAN控制器將發(fā)出 1個出錯標志，出錯標志在下一位開始發(fā)送。當檢測到 CRC錯誤時，出錯標識在緊跟應(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識已經(jīng)開始發(fā)送，出錯標識將破壞位填充或損壞固定形式的位場。 發(fā)出錯誤標識后，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，每個 CAN控制器完成了其出錯標注，并且所有 CAN控制器開始發(fā)湖南工業(yè)大學專 科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 送 7個附加的隱性位。 所有可以檢測的錯誤均可在報文發(fā)送時間內(nèi)被標注，因而使 CAN控制器能很容易的做出對應(yīng)報文的出錯幀，并初始化已經(jīng)損壞報文的重新發(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。 湖南工業(yè)大學專 科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 3 章 溫度 監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 系統(tǒng)要求 實時監(jiān)測 樓宇內(nèi)各個房間 溫度變化，并自動控制 房間 空調(diào)機的開關(guān)狀態(tài)，以保證房間 內(nèi)溫度處于合適狀態(tài) 。同時，將檢測到的溫度情況通過 CAN總線反饋到監(jiān)控中心。 系統(tǒng)功能要求 設(shè)計出溫度監(jiān)控系統(tǒng)的其中一個智能節(jié)點的硬件結(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)計方案 圖 ，此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為管理計算機和智能節(jié)點組成的兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。整個系統(tǒng)由上位監(jiān)控機、 CAN通信 適配卡和多個智能節(jié)點組成，節(jié)點的數(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)點連接成一個分布式智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)為總線方式，上位監(jiān)控機是抗干擾能力很強的工業(yè) PC機，以 SJA1000芯片作為 CAN總線控制器， AT89C52單片機作為節(jié)點控制器，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，為了滿足智能大廈的要求，可利用中繼器對 CAN總線進行擴展，這樣不僅增加了系統(tǒng)的節(jié)點，還可以起到 信號放大作用，增大通信距離。 本設(shè)計中，節(jié)點包括擴展芯片、傳感器、控制設(shè)備、收發(fā)器和電源等。節(jié)點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)議進行通信，其通信速率范圍在 300kbps～ 。上位監(jiān)控機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。 湖南工業(yè)大學專 科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 智 能 樓 宇 網(wǎng) 絡(luò)接 口 芯 片8 1 5 5溫 控C A N 總 線C A N 總 線 收 發(fā) 器8 2 C 2 5 0中繼器C A N 通 信 適 配 卡 C A N 通 信 適 配 卡上 位 監(jiān) 控 機 上 位 監(jiān) 控 機服 務(wù) 器C A N 總 線 控 制 器S J A 1 0 0 0溫 度 節(jié) 點 控 制 器A T 8 9 C 5 2超 溫 報 警 ? ?數(shù) 字 溫 度 傳 感 器D S 1 8 B 2 0 n數(shù) 字 溫 度 傳 感 器D S 1 8 B 2 0 1? ?C A N 總 線 收 發(fā) 器8 2 C 2 5 0C A N 總 線 控 制 器S J A 1 0 0 0溫 度 節(jié) 點 控 制 器A T 8 9 C 5 2 圖 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，而且價格便宜易于購買。同時 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，性價比高的單線數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20。 湖南工業(yè)大學專 科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 SJA1000 芯片簡介 SJA1000是一種獨立的 CAN控制器，主要用于移動目標和一般工業(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，這種模式支持具有很多新特 征的 協(xié)議。 SJA1000 芯片特性 （ 1）和 PCA82C200獨立 CAN控制器引腳兼容 （ 2）和 PCA82C200獨立 CAN控制器電氣兼容 （ 3）擴展接收緩沖器（ 64字節(jié)、先進先出 FIFO） （ 4）和 （ 5）同時支持 11位和 29位識別碼 （ 6）位速率可以達到 1Mbits/s （ 7） PELICAN模式擴展功能： —— 可讀 /寫訪問錯誤的計數(shù)器 —— 可編程的錯誤報警限制 —— 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、活動的出錯標志） —— 支持熱插拔（軟件速率檢測） —— 驗收濾波器擴展（ 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）增強的溫度適應(yīng)（ 40到 1250C） SJA1000 內(nèi)部結(jié)構(gòu) SJA1000的硬件結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 、 湖南工業(yè)大學專 科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 接口管理邏輯C A N核 心模 塊接 收 F I F O發(fā) 送 緩 沖驗 收 濾 波收發(fā)器主控制器S J A 1 0 0 0C A N 總 線 圖 硬件結(jié)構(gòu) 框圖 接 口 管 理 邏 輯發(fā) 送信 息 緩 沖 器E X F I F O接 收位 流 處理 器接 受 過 濾位 時 序 邏輯錯 誤 管 理 邏 輯復(fù) 位振 蕩 器X T A L 1X T A L 2S J A 1 0 0 0內(nèi) 部 總 線2 281 21 51 31 41 82 11 791 0VD D 1 VS S 1 1 92 0地 址 / 數(shù) 據(jù)VD D 3VS S 3T X 0T X 1R X 0R X 1VS S 2VD D 2R S T3 到 71 1 ， 1 6 控 制2 8 到 2 3 ， 1 到 28 位 地 址 /數(shù) 據(jù) 總 線A D 7 到 A D 0A L E / A S . C S .R D / E . W R .C L K O U T .M O O E . I N T 圖 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 湖南工業(yè)大學專 科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 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，當檢測到有效的信 息頭“隱性電平 控制電平”的轉(zhuǎn)換時啟動接收過程，接收的信息首先要由位流處理器 BPS處理，由 ASP過濾。只有當接收的信息識別碼與ASP檢測相符時，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負責傳輸層中調(diào)制器的錯誤管制，它接收BSP的出錯報告，促使 BSP和 IML進行錯誤統(tǒng)計。 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現(xiàn)的，時鐘分頻寄存器 OCR用于設(shè)定 SJA1000工作于 BASIC CAN模式還是 PELICAN模式 ，還用于 CLKOUT引腳輸出時鐘頻率的設(shè)定，在上電初始化控制器時必須首先設(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只能寫；狀態(tài)寄存器 SR只能讀；而 IR、 ACR、 AMR、 BTRO、 BTRI、 OCR在工作模式下讀寫無意義。通常，在系統(tǒng)初始化時 =1， SJA1000進入復(fù)位模式。在此模式下 IR、 ACR、 AMR、 BTRO、 BTRI及 OCR均可讀可寫，此時設(shè)置相應(yīng)的初值。當退出復(fù)位模式時， SJA1000即按復(fù)位時設(shè)定的相應(yīng)情況工作于工作模式，除非再次使芯片復(fù)位，否則 上次設(shè)定的值不變。當需要發(fā)送信息時，若發(fā)送緩沖器空閑，由 CPU控制信息寫入 TXB，再由 CMR控制發(fā)送；當接收緩沖器 RXFIFO未滿且接收信息通過了 ASP，則接收到的信息被寫入到 RXFIFO?？赏ㄟ^兩種方法讀取接收的信息。一種方法是，在中斷被使能的情況下，由 SJA1000向 CPU發(fā)送中斷信號， CPU通過 SR及 IR可以識別該中斷，并讀取數(shù)據(jù)釋放接收