CAN總線在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：在測控系統(tǒng)中應(yīng)用CAN總線，充分利用CAN總線的優(yōu)點，使系統(tǒng)龐大，應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜的測控系統(tǒng)中分系統(tǒng)之間的信息交換可靠地進(jìn)行，提高整個測控系統(tǒng)可靠性。提出了3種CAN總線節(jié)點實現(xiàn)方法，在比較各種實現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，選擇了DSP芯片的方法。在某雷達(dá)設(shè)備改造中，分系統(tǒng)之間的通信采用CAN總線，CAN總線的靈活性、高穩(wěn)定性、強的抗干擾能力都得到了充分的體現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：CAN總線；測控系統(tǒng)；DSP；DSP芯片

0 引言
CAN總線是德國Bosch公司為現(xiàn)代汽車電子應(yīng)用率先推出的一種多主機局域網(wǎng)現(xiàn)場總線，在汽車制造、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、建筑和環(huán)境控制等領(lǐng)域中已得到廣泛應(yīng)用，成為自動化領(lǐng)域最具有應(yīng)用前景的現(xiàn)場總線之一。
當(dāng)前，工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備過程控制已經(jīng)進(jìn)入了一個新的階段，現(xiàn)場總線技術(shù)的普遍應(yīng)用和基于嵌入式微處理器的智能化設(shè)備是主要特征。

1 CAN總線優(yōu)點
CAN總線之所以在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，是因為它具有許多的突出優(yōu)點，主要有如下幾個方面：短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，適于復(fù)雜環(huán)境；每幀信息都采用CRC校驗及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低；通信介質(zhì)選擇靈活，可以是雙絞線、同軸電纜或光纖；不會出現(xiàn)因個別節(jié)點出問題而影響整個總線正常工作；任一節(jié)點可在任一時刻主動發(fā)送，這是CAN總線靈活通信方式的基礎(chǔ)；信息以標(biāo)識符分為不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時性要求；速率最高可達(dá)1Mb／s，最遠(yuǎn)可達(dá)10km；節(jié)點數(shù)可達(dá)110個。

2 CAN總線在測控系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)想
2．1 總體設(shè)想
目前，測控系統(tǒng)突出的特點是數(shù)字化、模塊化、小型化和智能化等。通常情況下，測控系統(tǒng)可分為如下幾個分系統(tǒng)：發(fā)射分系統(tǒng)、高頻接收分系統(tǒng)、基帶分系統(tǒng)、伺服分系統(tǒng)、時頻分系統(tǒng)、監(jiān)控分系統(tǒng)等。作為測控系統(tǒng)的一部分，這些分系統(tǒng)之間需要進(jìn)行通信，甚至分系統(tǒng)內(nèi)部也需要交換信息。作為抗干擾能力特別強的CAN總線，非常適合這樣的應(yīng)用環(huán)境和場合。圖1為CAN總線在測控系統(tǒng)的應(yīng)用框圖。

2．2 CAN總線節(jié)點設(shè)計與實現(xiàn)
CAN總線節(jié)點設(shè)計主要依據(jù)是CAN總線協(xié)議，每個節(jié)點必須實現(xiàn)CAN協(xié)議規(guī)定的各種功能。目前，CAN總線的實現(xiàn)方法主要有3種：一種是用專用器件實現(xiàn)，這些器件主要有SJA1000和PCA82C250。其中，SJA1000器件完成CAN協(xié)議的所有功能，PCA82C250器件完成CAN總線物理層電平轉(zhuǎn)換的功能。另一種方法是用于大規(guī)模集成電路上集成的CAN接口模塊，這些芯片有DSP芯片和ARM芯片等，可以用這些芯片實現(xiàn)CAN控制器功能，完成CAN協(xié)議規(guī)定的各種要求，這種方法也需要PCA82C250等器件完成CAN總線物理層電平轉(zhuǎn)換功能。第三種方法是用現(xiàn)場可編程邏輯器件來實現(xiàn)，如FPGA芯片。這種方法需要用戶實現(xiàn)CAN協(xié)議要求的功能，難度比較大，但這種方法的最大優(yōu)點是靈活，可以根據(jù)用戶要求有針對性地實現(xiàn)所需要的功能。圖2為用DSP芯片實現(xiàn)的一個CAN總線節(jié)點。