【正文】 ......................................................18 信號(hào)采集電路 ..................................................................................................................19 CAN 總線接口電路 ..........................................................................................................19 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................................................21 汽車加速度數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................21 汽車加速度的 CAN 總線通信軟件設(shè)計(jì) .............................................................................22 汽車加速度數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受 .......................................................................................22 CAN總線在汽車加速度信息采集的設(shè)計(jì)電路圖 ................................................................23 .........................................................................................24 第 5 章 抗干擾措施和系統(tǒng)調(diào)試 ....................................................................................................25 硬件抗干擾措施 ..............................................................................................................25 電路的抗干擾設(shè)計(jì) ........................................................................................................25 貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 電源部分的抗干擾設(shè)計(jì) .................................................................................................25 第 6 章 結(jié)論 ................................................................................................................................27 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................28 貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 共 30 頁 第 1 章 緒論 什么是 CAN 總線 CAN 總線 ,總的說來它其實(shí)就是由現(xiàn)場總線的局限性 ， 不能滿足一些自動(dòng)化領(lǐng)域的技術(shù)所產(chǎn)生的一種技術(shù) ,它主要是作用于現(xiàn)場設(shè)備之間、和控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)、數(shù)字通信的技術(shù)。 CAN 總線在當(dāng)今的自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展是十分的迅速 ,被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) ,這是因?yàn)樽鳛楣I(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ) ,具備其他技術(shù)所不具備的先決條件。因而 CAN 總線變成自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的大熱門 ,并會(huì)使得自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)快速發(fā)展。計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸都在用 RS232 等的標(biāo)準(zhǔn) ,盡管它們一直都有人應(yīng)用 ,但卻一直存在很多問題 。還有在復(fù)雜或大規(guī)模的應(yīng)用中需要使用大量的傳感器 .執(zhí)行器和控制器等 ,但是如果采用新的的 LAN組件及環(huán)型或總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ,雖然可以減少電纜長度 ,但是增加的 LAN介質(zhì)及相關(guān)硬件和軟件又使其系統(tǒng)造價(jià)與新型系統(tǒng)差不多。 CAN 總線的發(fā)展過程 CAN 總線是 20 世紀(jì)后期的時(shí)候在國際上才發(fā)展起來的 ,它在先前的模擬儀表的基礎(chǔ)上加上了計(jì)算功能的微處理器芯片 ,在輸出的直流信號(hào)上插入了數(shù)字信號(hào) ,使得現(xiàn)基于CAN 總線的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)場裝置與控制室裝置之間的連接由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)過到貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 共 30 頁 了數(shù)字信號(hào)。始于1986 年在 Montrea 的 IEC 技術(shù)委員會(huì) Te65C 會(huì)議上決定由 prowayWorkingGroup 小組負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作。而在此時(shí)其他一些國際機(jī)構(gòu)或?qū)嵙Τ霰姷墓疽查_始了這項(xiàng)工作。其主要的技術(shù)特點(diǎn)如下： (1) CAN 總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有高度的分散性、它是一種全新的分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) ,正因?yàn)槿绱诉@極大地簡單化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)便于使用。由于 CAN 總線結(jié)構(gòu)簡單 ,所以不要使用 DCS 系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理，轉(zhuǎn)換隔離等功能單元和其他復(fù)雜的接線 ,節(jié)省了硬件數(shù)量和投資簡單的連線設(shè)計(jì) ,節(jié)省了安裝費(fèi)用。 設(shè)備的互換性，智能化，大大提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性 ,而且還它還具有設(shè)計(jì)簡單 ,易于重新構(gòu)造等優(yōu)點(diǎn)。采用雙線串行通信方式，檢錯(cuò)能力強(qiáng)，可以在高噪聲干擾環(huán)境中工作?？筛鶕?jù)報(bào)文的ID 決定接收或屏蔽該報(bào)文 .可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制 .發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)。 (4)根據(jù) CAN 總線設(shè)備的智能化 .數(shù)字化來看，它從根本上提高了測量與控制的準(zhǔn)確度 ,減少了傳送誤差。 光電檢測領(lǐng)域 光電檢測技術(shù)是一門新興的檢測技術(shù)。 光電檢測的特點(diǎn) 光電檢測技術(shù)其實(shí)很 簡單的，就是將光學(xué)技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)各種量的測量 ,它具有如下這幾點(diǎn)特點(diǎn)。 (2)遠(yuǎn)距離大量程、光是最便于遠(yuǎn)距離傳播的介質(zhì) ,特別適用于遙測和遙控 ,例如光電跟蹤、武器制導(dǎo)、電視遙測等。 （ 4)具有超強(qiáng)的信息處理和運(yùn)算能力 ,可以將及其錯(cuò)綜復(fù)雜信息并行處理，而且當(dāng)我 貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 共 30 頁 們用光電方法還可以便于信息的控制和存儲(chǔ) ,易于 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 ,易于與計(jì)算機(jī)連接 ,易于實(shí)現(xiàn)智能化等 .真的是不得了啊。光電檢測技術(shù)不但是是現(xiàn)代檢測技術(shù)中的中及其重要組成部分 ,而且隨著發(fā)展其重要性也是越來越有明顯的體現(xiàn) .其表現(xiàn)在以下方面： (l)發(fā)展納米、因?yàn)榧{米高精度的光電檢測是現(xiàn)在的新技術(shù) 。 (3)非接觸、快速在線測量。 (4)要努力向人們無法觸及的領(lǐng)域發(fā)展 ，這樣才會(huì)取得更大的進(jìn)步。 本文的主要研究內(nèi)容 針對(duì)當(dāng)代汽車的發(fā)展趨勢 ,本文設(shè)計(jì)了一種基于 CAN總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ,并將其應(yīng)用于汽車的加速度測量中由于在汽車各個(gè)部件中 ,有著各種各樣的干擾源以及不可預(yù)見的情況發(fā)生。己經(jīng)成為該應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的一大趨勢。 (2)非常強(qiáng)的錯(cuò)誤處理能力 ,這樣就為系統(tǒng)的可靠運(yùn)行創(chuàng)造非常良好的條件。是 BOSCH 公司 20 世紀(jì) 80 年代為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而研發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信技術(shù)。 CAN 總線被廣泛應(yīng)用于汽車、火車、輪船、機(jī)器人、機(jī)械制造、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域。 CAN 總線中一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息 ,再由多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收信息。與其他網(wǎng)絡(luò)不同 ,在 CAN 總線的通信協(xié)議中 ,它支持的是基于報(bào)文的工作方式，所以既不會(huì)有節(jié) 點(diǎn)地址的概念 ,也沒有任何與節(jié)點(diǎn)地址相聯(lián)的信息存在。 基于 CAN總線的汽車加速度信息采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)另外一個(gè)好處是新的節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)方便地加入到現(xiàn)有的系統(tǒng)中 ,而不需對(duì)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新編程以便它們能識(shí)別這一新節(jié)點(diǎn)。 CAN 總線的特點(diǎn) （ 1） 低成本； 現(xiàn)在用一個(gè)控制器和收發(fā)器就夠了。 貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 共 30 頁 （ 2）極高的總線利用率； 有完善的仲裁機(jī)制。所以，在負(fù)載比較大的網(wǎng)絡(luò)中比較適用，不容易出現(xiàn)因?yàn)閾矶聦?dǎo)致的通信錯(cuò)誤和總線癱瘓。而且 CAN 協(xié)議是不限制傳輸介質(zhì)的，也就是說使用光纜可以繞地球一圈。 不過這些優(yōu)點(diǎn)都是在特定的條件下才成立的。那么 can 的成本反而很高。但是考慮到 CAN總線主要應(yīng)用于工業(yè)控制底層網(wǎng)絡(luò) ,其單次傳輸?shù)男畔⒘坑直容^小 ,實(shí)時(shí)性要求較高 ,因此綜合考慮 150/051基準(zhǔn)模型 ,將 CAN結(jié)構(gòu)劃分為兩層 :數(shù)據(jù)鏈路層和物理層 ,其分層結(jié)構(gòu)如圖 所示 ,而應(yīng)用層可以由用戶自行定義。 (2)物理媒體附屬裝置 (PMA)用于總線發(fā)送與接收的功能電路 ,并且可以提供總線出故障時(shí)的檢測方法。 數(shù)據(jù)鏈路層 按照 和 標(biāo)準(zhǔn) ,數(shù)據(jù)鏈路層又可劃分為邏輯鏈路控制 (LLC 一LogicLinkContr01)與媒體訪問控制 (MACMediumAccessControl)兩個(gè)部分 LLC 子層 :主要負(fù)責(zé)幀接收濾波、超載通知和恢復(fù)管理。接收功能主要包括 .接收媒體訪問管理以及接收數(shù)據(jù)卸裝?？偩€上某一時(shí)刻顯現(xiàn)的數(shù)值由兩根導(dǎo)線上電壓 VCAN 一和 VCAN_L 的差值表示。在 CAN 總線標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議中規(guī)定顯性表示邏輯 0,而隱性則表示邏輯 1。 報(bào)文傳輸及其幀結(jié)構(gòu) CAN 總線技術(shù)規(guī)定在報(bào)文傳輸過程中 ,發(fā)送報(bào)文的單元稱為該報(bào)文的發(fā)送器。對(duì)于報(bào)文的發(fā)送和接收 ,其實(shí)際有效時(shí)刻是基于 CAN 總線的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同的。 遠(yuǎn)程幀 :總線單元發(fā)送數(shù)據(jù) ,請(qǐng)求發(fā)送具有同識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀。 過載幀 :過載幀用以在先行和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀之間提供一附加的延時(shí)。其結(jié)構(gòu)如圖 所示： 幀起始 仲裁區(qū)域 控制區(qū)域 數(shù)據(jù)區(qū)域 CRC 區(qū)域 ACK 區(qū)域 幀結(jié)束 圖 ①幀起始 (SOF) 幀起始標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始 ,僅由一個(gè)顯性位構(gòu)成、只有在總線處于空閑狀態(tài)時(shí)才會(huì)允許節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送，所有站都必須同步于首先開始發(fā)送的那個(gè)站的幀起始前沿。接收器接收所有由顯性和隱性來組合在一起的他們的組合結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 貴陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁 共 30 頁 圖 數(shù)據(jù)長度代碼代表數(shù)據(jù)場中字節(jié)數(shù)量，數(shù)據(jù)長度代碼為 4 位 ,具體分配如表 所示；