基于CAN總線的環境測控系統設計
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在當今社會，人們的物質生活水平面日益提高，對商品的質量要求越來越高。這樣，商品的存儲環節的工作變得愈顯重要，這關系到商品的質量保持的時間長短與否。而對存儲最基本的要求就是存儲區內的溫度、濕度要求等。現在的存儲環境條件檢測大多是靠機械式儀表來進行，而且是利用人工定時進行記錄數據，結果是數據精度低、不夠實時。有一些大型倉庫是采用了電子檢測設備，但也是主要進行局部檢測，不能覆蓋整個倉庫區域。且當檢測位置多、檢測數據類型多時，檢測裝置的安裝和與主機的通信都顯得過于復雜。這樣，筆者就考慮使用CAN總線技術，把所有的檢測裝置用一根線連起來，就避免了每一單個檢測裝置都單獨與主機相連的繁瑣，降低了成本，同時也充分利用了主機的資源。而CAN總線技術也能保證不同類型的數據信號在總線上安全的進行傳輸。
1 CAN總線簡介
CAN總線能在極端惡劣的環境下運作，具有抗瞬間干擾的能力，其控制器接口有降低射頻干擾的斜率控制；有較強的檢錯能力。CAN節點可在不要求所有節點及其應用層改變任何軟件或硬件的情況下被接于CAN網絡中。由于采用了許多新技術及獨特的設計，CAN總線與一般的通信總線相比，它的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其特點如下：
· CAN為多主方式工作，網絡上任意一個節點均可在任意時刻主動地向網絡上其它節點發送信息，而不分主從，通信方式靈活。
· 在報文標識符上，CAN上的節點分成不同的優先級，可滿足不同的實時要求。
· CAN采用非破壞性總線仲裁技術。CAN節點只需通過對報文的標識符濾波即可實現點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數據。
· 報文采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，保證了數據出錯率極低。
· CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。
· CAN通信介質可為雙絞線、同軸電纜或光纖，可通過標準插接件方便地連接。
· CAN節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷它與總線的聯系，以使總線上其它節點的操作不受影響。
2 測控系統總體方案設計
環境參數測控系統設計為基于CAN總線的分布式測量控制顯示系統，主要用于倉庫等大型空間內的各種環境參數的測量、控制與顯示，使環境參數達到物品存儲的要求。
2.1 系統組成
環境參數測控系統包括4個主要的子系統，系統框圖如圖1所示。
圖1 系統結構框圖
(2) 數據傳輸通信子系統。由裝在上位機上的CAN總線通信適配卡、裝在前端調節執行機構上的通信卡和數據傳輸通信介質組成。
(3) 測量傳感器子系統。由電量傳感器和CCD傳感器組成。
(4) 調節執行機構控制子系統。由調節執行機構、力傳感器和調節執行機構前端機組成。
2.2 系統工作原理
環境參數測控系統利用傳輸信號簡單、通信速率高、實時性強的CAN總線將一臺上位機與一臺前端機和眾多的傳感器連接起來，完成存儲空間內的環境參數測量，在經過主機處理后，再把控制信號傳給執行前端機，以控制環境參數的變化。通信介質可采用雙絞線，也可采用75Ω同軸電纜。
電量傳感器和CCD傳感器主要完成環境中各參數的測量任務。它包括CCD攝像機、信號采集板、A/D傳感器、高速緩存等。調節執行機構主要完成對環境參數的調節作用，也就是根據主機的信號進行相應的操作，使各環境參數保持在預先規定的范圍內。它主要由大功率繼電器、傳感器、電流控制裝置、可調整支架等組成。主機采用高性能工控機，具有高抗擾工業級電源，硬盤及機箱防磁、防塵。作為測量控制通信中心，主機主要完成測控系統有關參數的設置、測試通信的分段標被測參數的整理計算、參數顯示、打印輸出、數據存盤及控制調節機構進行環境參數的調節動作。如此機接入了網絡，也可實現與其它計算機的聯網，實現數據共享。
3 測控系統主要分系統設計
3.1 數據傳輸通信子系統
此系統由裝在主機中的CAN總線通信卡，裝在調節執行機構中的通信卡和數據傳輸介質組成。在本系統中，方案設計為PCI-CAN控制通信卡，CAN控制器卡集成兩路電氣隔離的CAN通道，使工控機方便地連接到CAN總線上，實現CAN總線協議的連接通信。CAN控制器卡整體結構框圖如圖2所示。
圖2 CAN控制器卡整體結構框圖
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