CAN總線在發(fā)動機測試系統(tǒng)中的應(yīng)用
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現(xiàn)場的總線控制系統(tǒng)(FCS)將是新世紀自動控制系統(tǒng)發(fā)展的主流，是繼DCS后新一代的控制系統(tǒng)。現(xiàn)場總線是綜合自動化發(fā)展的需要，同時智能儀器儀表則為現(xiàn)場總線的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
CAN(Controller Area Network)是現(xiàn)場總線的一種，最早是德國Bosch公司在上世紀80年代推出的，主要應(yīng)用于汽車內(nèi)部檢測以及控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信。CAN總線通信協(xié)議充分考慮了工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，采用了ISO-OSI模型中的三層，即物理層，數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層。CAN總線規(guī)范已被國際標準化組織制訂為國際標準ISO11898，并得到了多家著名半導(dǎo)體器件生產(chǎn)商的支持，推出了各種集成CAN協(xié)議的芯片產(chǎn)品。CAN總線目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，CAN總線被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。
CAN總線的功能與特點
CAN總線的通信介質(zhì)一般采用雙絞線、同軸電纜或光纖等，能夠?qū)崿F(xiàn)在強電磁干擾環(huán)境下數(shù)據(jù)遠距離傳輸?shù)墓δ?，其硬件成本低，傳輸可靠性高，軟件開銷小，是屬于總線型串行通訊網(wǎng)絡(luò)，具有與其它通訊協(xié)議所不同的特點。
總線支持載波監(jiān)測與多主站控制以及沖突檢測的通訊模式
“載波監(jiān)測”是指在總線上每一節(jié)點在發(fā)送信息報文前都必須檢測到總線上有一段空閑狀態(tài)，任一節(jié)點都有發(fā)送報文的機會。而報文信息優(yōu)先級的高低取決于信息的最終發(fā)送，在CAN中采用非破壞性的基于優(yōu)先級競爭的總線仲裁方式，這便是沖突檢測。通過報文濾波可實現(xiàn)多種傳輸方式，具有靈活的工作方式。
CAN總線協(xié)議是基于報文而不是基于站點地址的協(xié)議
CAN總線上報文所含內(nèi)容只有優(yōu)先級標志區(qū)和傳送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，所有節(jié)點都會收到報文，對報文的取舍取決于節(jié)點本身，同一報文可傳送給所有站點，也可以傳送給特定的站點?；趫笪膮f(xié)議的另一個特點是新的節(jié)點可以隨時被加入到總線系統(tǒng)中，一旦加入到系統(tǒng)中，該節(jié)點便能接收信息，有很強的實用性。
CAN總線的高速性，以及錯誤檢測和恢復(fù)能力的高可靠性
CAN采用面向數(shù)據(jù)塊的通信方式，信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，CAN能自動地檢測出錯誤信息，保證信息的正確性和完整性，記錄出錯信息的次數(shù)，“故障界定隔離”使故障節(jié)點被及時關(guān)斷而不會永久占用總線。
靈活數(shù)據(jù)編碼方式
CAN總線通信控制器集成了CAN的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可以完成通信數(shù)據(jù)的成幀處理，可以定義211或229個不同的數(shù)據(jù)塊。
總之，CAN總線具有實時性強、可靠性高、抗干擾性強、結(jié)構(gòu)簡單、操作性好、價格低廉等優(yōu)點，是目前國際上公認的最具有前途的幾種總線之一。
在發(fā)動機測試系統(tǒng)中的應(yīng)用
發(fā)動機測試系統(tǒng)簡介
發(fā)動機測試系統(tǒng)是汽車發(fā)動機生產(chǎn)廠家在發(fā)動機出廠前抽樣測試系統(tǒng)的總成，傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機試驗臺的組成是單臺的測功機和被測發(fā)動機組成的獨立系統(tǒng)，每臺被測發(fā)動機的測試周期為720小時的連續(xù)各種路況測控。該系統(tǒng)引入CAN總線將其中的8個試驗臺組成一個同步測試系統(tǒng)，可大大簡化測試過程，同時減少了重復(fù)勞動，取得較好的效果。
由于該發(fā)動機測控設(shè)備是由作者在1997年研制成功的，當時考慮到今后系統(tǒng)的擴展以及完善整個試驗系統(tǒng)的通信功能，在系統(tǒng)中預(yù)留了RS-422通信功能接口。原系統(tǒng)采用STD總線鼠籠式的8098式結(jié)構(gòu)搭建了試驗臺測控系統(tǒng)，而其通信接口是標準的RS-422串行通信協(xié)議，這種結(jié)構(gòu)只能采用主從式結(jié)構(gòu)，且只有物理層，故而采用了CAN橋接器，使其能夠組成一個標準的CAN總線系統(tǒng)。
CAN橋接器的軟硬件設(shè)計
CAN橋接器的設(shè)計是將RS-422電平與CAN標準的邏輯電平能夠相互轉(zhuǎn)換，同時使得RS-422和CAN的幀格式能夠相互轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)采用了SJA1000控制接口芯片，SJA1000有BasicCAN模式和PeliCAN模式兩種工作模式，本系統(tǒng)中選擇了工作模式為基本型。SJA1000作為微控制器的片外擴展芯片，其片選引腳CS接在微控制器的地址譯碼器上，從而決定了CAN總線控制器各寄存器的地址。SJA1000通過CAN控制器接口芯片82C250連接在物理總線上。82C250器件提供對總線的差動發(fā)送能力和對CAN控制器的差動接受能力，完全和ISO11898標準兼容。其引腳8允許選擇高速、斜率控制和待機三種不同的工作方式。
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