作者：遼寧機電職業(yè)技術(shù)學院 王文華

    摘要：目前現(xiàn)場總線有以下十幾種，各總線之間規(guī)范不一樣，都有自己的適用范圍，其中can （controller area network）總線以其高性能、高可靠性及更獨特的設(shè)計越來越受到人們的重視，并已被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。本文給出了智能儀表中通用的can通信接口的硬件設(shè)計與軟件實現(xiàn)框圖。

    關(guān)鍵詞：單片機;智能儀表；can

    1 前言

    在計算機數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域內(nèi)，長期以來使用rs-232通信標準，盡管它們被廣泛的使用，但卻是一種低數(shù)據(jù)速率和點對點的數(shù)據(jù)傳輸標準，無能力支持更高層次的計算機之間的功能操作。同時，在復(fù)雜或大規(guī)模應(yīng)用中（如工業(yè)現(xiàn)場控制或生產(chǎn)自動化領(lǐng)域），需要使用大量的傳感器、執(zhí)行器和控制器等，它們通常分布在非常廣的范圍內(nèi)，所以，在最底層上的確需要設(shè)計出一種造價低廉而又能經(jīng)受工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的通信系統(tǒng)，現(xiàn)場總線（field bus）在這種背景下產(chǎn)生了。

    現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。其拓撲結(jié)構(gòu)如圖一�，F(xiàn)場總線技術(shù)自70年代誕生至今，由于它在減少系統(tǒng)線纜，簡化系統(tǒng)安裝、維護和管理，降低系統(tǒng)的投資和運行成本，增強系統(tǒng)性能等方面的優(yōu)越性，引起人們的廣泛注意，得到大范圍的推。

    can是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，最初是由德國bosch公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計的。由于can總線本身的特點，其應(yīng)用范圍目前己不再局限于汽車行業(yè)，而向過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械、傳感器及智能儀表等領(lǐng)域發(fā)展。

    智能儀表是自動化學科的重要組成部分。隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是微電子、計算機和通信技術(shù)日新月異的變化，智能儀表向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展，智能儀表一方面可以進行人機對話及與外部儀器設(shè)備對話，通過現(xiàn)場總線接連入自動測試系統(tǒng)。另一方面，使用者借助面板上的鍵盤和顯示屏，可用對話方式選擇測量功能、設(shè)置參數(shù)。當然，通過總線中的工業(yè)計算機也可獲得測量節(jié)點的數(shù)據(jù)。

    2 can的接口設(shè)計

    can總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，在can總線通信接口中集成了can協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可以完成對通信數(shù)據(jù)成幀處理。can總線接口的具體的電路設(shè)計如圖1所示。

    筆者用sja1000作為流量計的can控制器，與cpu（單片機）的i/o口直接相連，再通過pca82c250組成can總線。這種結(jié)構(gòu)很容易實現(xiàn)can網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中的信息收發(fā)，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場的控制。

    sja1000的ad0～ad7連接到msp420f149的p0口，int接到p1.0，/cs接到p1.1，/rd連接到p1.2，/wr連到p1.3，ale連到p1.4，sja1000的rx0與tx0分別通過兩個高速光耦cnw137與pca82c250相連后，連到can總線上。

    pca82c250為can總線收發(fā)器，是can控制器與can總線的接口器件，對can總線差分方式發(fā)送，其rs引腳用于選擇pca82c250的工作方式：高速方式、斜率方式。rs接地為高速，rs引腳串接一個電阻后再接地，用于控制上升和下降斜率，從而減小射頻干擾。rs引腳接高電平，pca82c250處于等待狀態(tài)。此時，發(fā)送器關(guān)閉，接收器處于低電流工作，可以對can總線上的顯性位做出反應(yīng)，通知cpu。實驗數(shù)據(jù)表明15～200k為較理想的取值范圍，在這種情況下，可以使用平行線或雙絞線作總線，本文中pca82c250的斜率電阻為取30k。

    cnw137為高速光耦，最高速度為10mbps，用于保護can總控制器sja1000。can總線的終端匹配電阻起相當重要的作用，不合適的電阻會使數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性大大降低，甚至無法通信，范圍為108～132ω，本文使用的電阻為124ω。

    2.1 sja1000的功能

    can通信協(xié)議主要由can控制器完成。sja1000是適用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境控制器局域網(wǎng)(can)的高集成度獨立控制器，