基于CAN總線的數(shù)字式傳感器群管理系統(tǒng)

　　CAN控制器與物理總線之間的接口由CAN總線收發(fā)器82C250完成，它最初是為汽車高速通信的應(yīng)用而設(shè)計的，該器件提供對總線的差動發(fā)送和接收的功能，它可以增強(qiáng)總線的驅(qū)動能力，同時起到保護(hù)總線的作用。
　　由于作為下位機(jī)的節(jié)點比較多，單片機(jī)的選擇主要從成本考慮，如果選擇帶CAN和I2C總線（數(shù)字式傳感器需要用I2C總線驅(qū)動）接口功能的高級單片機(jī)，則系統(tǒng)成本太高，故選擇AT89C51單片機(jī)，它片內(nèi)含有4 K字節(jié)閃電存儲器，數(shù)據(jù)可保存10年，且編程速度快（全4 K字節(jié)編程只要3 s），還可以實現(xiàn)在線編程，也可以借助電話線進(jìn)行遠(yuǎn)距離編程。雖然AT89C51沒有I2C總線接口功能，但在系統(tǒng)中，AT89C51和數(shù)字式傳感器是屬于單主機(jī)結(jié)構(gòu)，在單主機(jī)結(jié)構(gòu)中I2C總線數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)非常簡單，沒有總線競爭與同步，只有單片機(jī)對I2C總線器件的讀寫操作，這就使通過I／O口用軟件來模擬I2C總線成為了可能。

5　系統(tǒng)軟件設(shè)計　　
　　上位機(jī)軟件采用基于Windows2000平臺的VC6．0編寫，具有系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、監(jiān)控狀態(tài)設(shè)置、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收、本機(jī)狀態(tài)查詢、節(jié)點狀態(tài)查詢、中斷接收數(shù)據(jù)管理等功能。上位機(jī)首先對CAN總線適配卡及其自身初始化，然后發(fā)送命令通知特定的節(jié)點向CAN總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，通過CAN總線適配卡轉(zhuǎn)換后，再由上位機(jī)處理。上位機(jī)采用定時輪循方式向各個節(jié)點發(fā)命令，采用中斷方式接收數(shù)據(jù)。
　　下位機(jī)部分采用匯編語言，主程序流程如圖3所示。程序首先初始化AT89C51和CAN控制器，然 后通過用I／O口軟件模擬I2C總線，初始化各個傳感器，設(shè)置它們的地址代碼（器件標(biāo)識）、報警上下限、傳感器狀態(tài)等參數(shù)，接著程序進(jìn)入等待上位機(jī)命令，同時也在監(jiān)聽I2C總線，以中斷的方式響應(yīng)I2C總線上的請求，對特定傳感器進(jìn)行讀寫、啟動轉(zhuǎn)換、設(shè)置報警閾值等操作，接收各個傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，解決總線沖突，進(jìn)行總線仲裁。

　　在下位機(jī)軟件設(shè)計中，用普通I／O線模擬I2C總線數(shù)據(jù)傳送時，必須遵守I2C總線的時序，否則將造成混亂導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。

6　結(jié)束語　　
　　系統(tǒng)采用分層管理的方法實現(xiàn)了對多數(shù)字式傳感器的集中管理，在控制現(xiàn)場底層，由于采用了數(shù)字化傳感器并且掛接在I2C總線上，傳感器數(shù)目變化后，系統(tǒng)軟件只要稍加改動就能適應(yīng)，所以添加和更換傳感器非常方便。同時在上層管理中，系統(tǒng)使用CAN總線技術(shù)，它以其獨特的設(shè)計思想、優(yōu)良的性能和極高的可靠性提高了系統(tǒng)內(nèi)部的通信速率、實時性，降低了誤碼傳送率。上位機(jī)使用PC，以圖形的方式方便直觀的對各個節(jié)點進(jìn)行監(jiān)控，保證了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。該系統(tǒng)已經(jīng)在汽車行駛發(fā)電恒速驅(qū)動檢測系統(tǒng)中投入運(yùn)行，實際應(yīng)用證明該系統(tǒng)具有控制效果好、可靠性高、控制靈活等優(yōu)點。