【正文】 式中，仲裁場(chǎng)由 11 位標(biāo)識(shí)符 ID和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位 RTR組成。不同之處在于每幀的標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度不同：標(biāo)準(zhǔn)幀的標(biāo)識(shí)符長(zhǎng)度為 11位，而擴(kuò)展幀的長(zhǎng)度則為 29位。以下將逐一對(duì)各幀的結(jié)構(gòu)做詳細(xì)介紹。 超載幀：超載幀用以在相鄰的數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間提供附 加的延時(shí)。 遠(yuǎn)程幀：總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請(qǐng)求發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀。總線位的數(shù)值表示如圖 所示。在總線空閑或“隱性”位期間，發(fā) 送“隱性”狀態(tài)。“顯性”和“隱性”同時(shí)發(fā)送時(shí)，最后總線數(shù)值將顯示為“顯性”。 圖 總線位的數(shù)值表示 CAN 總線上的 電平形式中的總線數(shù)值為兩種互補(bǔ)邏輯數(shù)值之一：“顯性”或“隱性”。對(duì)于 50m長(zhǎng)的總線，最大波特率是 1Mbps，而對(duì)于 150m的總線，波特率約為。 表 22 CAN 總線長(zhǎng)度與傳輸距離的關(guān)系 CAN 總線波特率 任意兩節(jié)點(diǎn)間的最大距離 1Mbps 40m 500kbps 130m 250kbps 270m 125kbps 530m 100kbps 620m 50kbps 20kbps 10kbps 5kbps 10km CAN 網(wǎng)絡(luò)的速度取決于總線的長(zhǎng)度。機(jī)械特征包括連接器尺寸、類型等； 電氣特性包括最大傳輸速率、最大傳輸距離、信號(hào)電平狀 態(tài)代表意義等；電信號(hào)特征包括對(duì)應(yīng)電平信號(hào)的邏輯信號(hào)、信號(hào)的傳輸時(shí)序、數(shù)據(jù)采樣方式等。應(yīng)用層協(xié)議可以由 CAN 用戶定義成合適特別工業(yè)領(lǐng)域的任何方案，已在工業(yè)控制和制造業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是 DeviceNet，這是 PLC 和智能傳感器設(shè)計(jì)的，在汽車工業(yè)，許多制造商都應(yīng)用他們的標(biāo)準(zhǔn)。 PMA 子層和 MDI 子層有多種規(guī)范，由不同的組織制定，可應(yīng)用在不同的領(lǐng)域和場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)層次少有利于系統(tǒng)中實(shí)時(shí)控制信號(hào)的傳送。目標(biāo)層和傳輸層包含所有由 ISO/OSI 模型定義的數(shù)據(jù)鏈路層的服務(wù)和功能。 CAN 協(xié)議簡(jiǎn)介 CAN 協(xié)議的分層結(jié)構(gòu) CAN 協(xié)議分為三層 ： 目標(biāo)層、傳輸層和物理層 [6]。 CANbus 的 特征 （ 1） CAN 總線有如下基本特點(diǎn) ： ① 廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，可以多主方式工作； ② 采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效避免了總線沖突； ③ 采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為 8 個(gè)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送的時(shí)間短； ④ 每幀數(shù)據(jù)都有 CRC 校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽?性，適于在高干擾環(huán)境下使用； ⑤ 節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其他操作不受影響； ⑥ 可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一對(duì)多及廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)。第一種也是最常用的是數(shù)據(jù)幀，用于一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送信息到其它任一或所有節(jié)點(diǎn)；第二種叫遠(yuǎn)程幀，基本上是一個(gè)數(shù)據(jù)幀但其中的 RTR 位被置 1，表明這是一個(gè)遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求，用于一個(gè)節(jié)點(diǎn)主動(dòng)要求其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；另外兩種用于差錯(cuò)處理，分別叫做錯(cuò)誤幀和過(guò)載幀。一旦新節(jié)點(diǎn) 加入到網(wǎng)絡(luò)中，它就開(kāi)始接收信息，判別信息標(biāo)識(shí)，然后決定是否作處理或直接丟棄。設(shè)計(jì)人員就可以利用這一遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求特性來(lái)減少網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信量，同時(shí)維持整個(gè)系統(tǒng)的完整性。這種特性叫做遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求（ RTR）。同一個(gè)報(bào)文可以發(fā)送給特定的站點(diǎn)或許多站點(diǎn)，就看你怎樣去設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)接收到在總線上傳送的報(bào)文，并在正確接收后發(fā)出應(yīng)CAN 節(jié)點(diǎn) CAN 節(jié)點(diǎn) CAN 節(jié)點(diǎn) … 基于 CAN總線的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 52 頁(yè) 答確認(rèn)。也就是說(shuō)報(bào)文不是按照地址從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種仲裁規(guī)則可以使信息和時(shí)間均無(wú)損失。這也就是說(shuō)當(dāng)總線出現(xiàn)發(fā)送沖突時(shí)，通過(guò)仲裁后，原發(fā)送信息不會(huì)受到任何影響。 以下將對(duì) CAN 總線的 基本通信工作原理 做一介紹。與其他網(wǎng)絡(luò)不同，在 CAN 總線的通信協(xié)議中， 沒(méi)有節(jié)點(diǎn)地址的概念 ，也沒(méi)有任何與節(jié)點(diǎn)地址相關(guān)的信息存在，它支持的是基于報(bào)文的工作方式 [5]。 ?? CANbus 的基本工作原理 CAN 總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 所示，是一個(gè)典型的串行總線的結(jié)構(gòu)形式。 隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一個(gè)分支，并取得了巨大進(jìn)步。 CANbus 的產(chǎn)生與發(fā)展 控制器局部網(wǎng)（ CAN－ CONTROLLER AREA NETWORK）是 BOSCH 公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其卓越性能現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、 基于 CAN總線的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 52 頁(yè) 多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境 控制等眾多部門(mén)。 CAN 總線所具有的卓越性能、極高的可靠性和獨(dú)特設(shè)計(jì) ，特別適合工業(yè)設(shè)備測(cè)控單元互連。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識(shí)碼可由 11 位或 29 位二進(jìn)制數(shù)組成 ， 因此可以定義 211 或 229 個(gè)不同的數(shù)據(jù)塊 ， 這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式 ， 還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接受到相同的數(shù)據(jù) ， 這一點(diǎn)在分步式控制中非常重要； ⑤ 數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度最多為 8 個(gè)字節(jié) ， 可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令 ， 工作狀態(tài)及測(cè)試數(shù)據(jù)的一般要求 。 它提供高速數(shù)據(jù)傳送 ， 在短距離 (40m)條件下具有高速 (1Mbit/s)數(shù)據(jù)傳輸能力 ，而在最大距離 10000m時(shí)具有低速 (5kbits/s)傳輸能力 ， 極適合在高速的工業(yè)自控應(yīng)用上CAN 總線可在同一網(wǎng)絡(luò)上連接多種不同功用的傳感器 (如位置 ， 溫度或壓力等 )。因此現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一個(gè)控制技術(shù)新時(shí)代的開(kāi)端 [2]。簡(jiǎn)而言之，它把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。 其 在制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等方面的自動(dòng)化系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用背景 [2]。它 的出現(xiàn)，標(biāo)志著工業(yè)控制領(lǐng)域又一個(gè)新時(shí)代的開(kāi)始，并將對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。現(xiàn)場(chǎng)總線就是順應(yīng)這一形勢(shì)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。 2 現(xiàn)場(chǎng)總線 CAN 原理介紹 現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 隨著控制、計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交換溝通的領(lǐng)域正在迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到控制、管理的各個(gè)層次、覆蓋從工段、車間、工廠、企業(yè)乃至世界各地的市場(chǎng)。這些領(lǐng)域大都以較為準(zhǔn)確但效率非常之低的檢測(cè)手段為主，如目前國(guó)內(nèi) 80%的紡織企業(yè)對(duì)工作環(huán)境溫度的檢測(cè)仍采用溫度計(jì)表的形式。因此， 溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)警 系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常廣泛。同時(shí) ， 由于 CAN 總線可以提供較高的安全性 ， 因此在醫(yī)療領(lǐng)域、紡織機(jī)械和電梯控制中也得到廣泛應(yīng)用。美國(guó)商用車輛制造商們也將注意力轉(zhuǎn)向 CAN總線 。 對(duì)機(jī)動(dòng)車輛總線和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的需求有許多相似之處 ， 即較低的成本、較高的實(shí)時(shí)處理能力和在惡劣的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠的工作。它不僅僅是將電纜按樹(shù)形結(jié)構(gòu)連接起來(lái) ， 其通信協(xié)議相當(dāng)于 ISO/OSI 參考模型中的數(shù)據(jù) 基于 CAN總線的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 52 頁(yè) 鏈路層 ， 網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)協(xié)議探測(cè)和糾 正數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中因電磁干擾而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。同時(shí) ， 國(guó)際上一些大的半導(dǎo)體廠商也積極開(kāi)發(fā)出支持 CAN總線的專用芯片。 對(duì)于一般控制 ， 設(shè)備間連鎖可以通過(guò)串行網(wǎng)絡(luò)完成。 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的按控制回路要求，設(shè)備一對(duì)一的分別進(jìn)行連線的結(jié)構(gòu)形式。智能儀表的出現(xiàn)為現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的數(shù)字化提供了條件，但不同廠商提供的設(shè)備通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，束縛了底層網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。之后，世界上各大公司推出了各種智能儀表。現(xiàn)場(chǎng)總線可實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息集成，實(shí)施綜合自動(dòng)化，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與外界的信息交換。 現(xiàn)場(chǎng)總線是 20 世紀(jì) 80年代中期在國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量 ，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子 產(chǎn)品等。C。C 范圍內(nèi)，精度 為 177。C～ +125176。 使你可以充分發(fā)揮 “ 一線總線 ” 的優(yōu)點(diǎn)。 “ 一線總線 ” 獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 溫度傳感器的發(fā)展概況 ?? 美國(guó) Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板專利技術(shù)。智能儀表在測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化，測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面都取得了巨大的進(jìn)展。今年來(lái)由于微電子的進(jìn)步以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，智能化測(cè)量?jī)x表己經(jīng)取得巨人的進(jìn)步，以單片機(jī)為主體的溫度控制器取代了傳統(tǒng)的儀器儀 表。 ?? 隨著電子 技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前普遍采用電子和計(jì)算機(jī)對(duì)糧倉(cāng)測(cè)控和管理，但是仍存在很多不盡人意的問(wèn)題，如抗干擾性能差、傳輸數(shù)據(jù)丟失等，針對(duì)這些情況提出一種基于 CAN 總線糧倉(cāng)多點(diǎn)溫度測(cè)控及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞 ： CAN 總線； DS18B20； AT89S52 基于 CAN總線的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 52 頁(yè) BASED ON CAN BUS MULTIPOINT TEMPERATURE MONITORING AND ALARMING SYSTEM DESIGN ABSTRACT This paper designs a multipoint temperature detection and alarm system based on CAN bus , this system is mainly used to monitor the temperature of granary, to ensure the safety of the stored grain. This system is divided into the main control module and the surveillance module. The microprocessor of the main control module and the surveillance module both use DSP AT89S52 microcontroller. In order to achieve realtime monitoring and measuring of the surveillance module,CAN munications circuits are designed at the port of the main control module and the surveillance module,which is posed by the controller SJA1000 and the 82C250 munications interface. In addition, the external circuit section of the main control module includes the clock circuit modules, EEPROM memory circuit module, serial munication circuit module, decoding circuit modules, LCD modules。該系統(tǒng)具有可靠性好、通信速率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。監(jiān)控端的溫度傳感器采用數(shù)字傳感器 DS18B20， 系統(tǒng)設(shè)置溫度傳感器的闡值為 50℃ 。另外，主控端的外圍電路部分包括時(shí)鐘電路功能模塊、 EEPROM 存儲(chǔ)電路模塊、串口通信電路模塊、譯碼電路功能模塊、液晶顯示屏模塊；監(jiān)控 端的外圍電路部分為溫度傳感器。主控監(jiān)控兩模塊的微處理器都采用 AT89S52單片機(jī)。 基于 CAN總線的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 52 頁(yè) 基于 CAN 總線的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 本文 設(shè)計(jì)的是一套 基于 CAN 總線的多點(diǎn)溫度檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng) ，主要是對(duì)糧倉(cāng)的溫度監(jiān)控，以確保儲(chǔ)糧的安全 。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為主控模塊和監(jiān)控模塊。為了實(shí)現(xiàn)主控模塊對(duì)監(jiān)控模塊的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在主控端和監(jiān)控端處都設(shè)計(jì)有 CAN通信電路，由控制器 SJA1000 和收發(fā)器 82C250 組成 CAN 通信接口。主控端的時(shí)鐘芯片選用 DS12887， EEPROM 存儲(chǔ)芯片選用戶 AT24C16，顯示屏采用 FM12232B液晶模塊。 本文給出了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計(jì)方案，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度測(cè)量、越限報(bào)警等功能。 本系統(tǒng)還適用于 在 糧倉(cāng) 、 北方暖氣和熱水供應(yīng)中心 、 大面積水泥鋪建等多種場(chǎng)合 。 the main portion of the external circuit section of the surveillance module is the temperature sensor. The clock chip of the main control