基于CAN总线的数据通信采集系统设计

CAN(Controller Area Network)即控制器局域网，主要用于各种设备检测及控制的一种现场总线。20 世纪80 年代初，德国BOSCH 公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换， 开发了一种串行数据通信协议，即CAN 总线。

1.1 系统硬件设计:

由于TI 公司的TMS320F2812 型DSP 在军事上已有应用， 且根据各种性能的比较， 本系统采用TMS320F2812 型DSP 作为导航计算机，进行下位机的数据发送，其中eCAN 模块是TMS320F2812 DSP 片上的增强型CAN 控制器， 其性能较之已有的DSP 内嵌CAN 控制器有较大的提高， 数据传输更加灵活方便，数据量更大，可靠性更高，功能更加完备。

上位机采用工控机， 其中由ADLINK 的PCI/cPCI-7841CAN 总线接口卡进行数据接收。该卡可同时操作两个独立的CAN 网络，可编程传输速率可高达1 Mb/s，通过直接内存映射能够快速访问CAN 控制器，PCI 总线即插即用， 其总线控制器为SJA1000，电气接口为82C250。

信息采集系统的信息通信利用CAN 总线完成， 其CAN总线接口电路如图2 所示， 其中独特之处是在收发器PCA82C250 的输出引脚CANH 和CANL 之间并联一个终端电阻R 为120 Ω，解决了远近端阻抗不匹配的影响。

如图1 所示，由TMS320F2812 DSP 的eCAN 模块发送陀螺组合数据及温度值等， 上位机的PCI/cPCI-7841 型CAN 总线接口卡进行数据接收，从而完成整个信息采集及监测过程。
 

1.2 系统软件设计:

系统软件主要完成基于CAN 总线的数据通信， 并在接收数据之后按要求对采集的导航数据进行处理，转换成实际所需数据类型，对陀螺组合的状态进行监测。

本系统CAN 总线通信报文格式采用CAN2.0B 扩展模式，通信数据格式主要是对CAN 总线协议中的(仲裁场ArbitrationField)和(数据场Data Field)进行定义，要求数据传输速率为500 Kb/s。协议帧格式如图3 所示。

系统的接收软件设计流程图如图4 所示。

在使用CAN 接口卡之前首先要对卡进行波特率、传输报文格式等参数的初始化。

1) 初始化CAN 总线的传输报文格式为提供29 位地址的CAN2.0B 扩展模式;2) 初始化CAN 总线的波特率为500 Kb/s。

利用PCI/cPCI -7841CAN 接口卡的CanOpen-Driver () 函数打开CAN 端口， 用CanConfigPort () 函数进行初始化，用CanSendMsg()函数发送数据包，用Can-RcvMsg()函数接收数据包，用CanCloseDriver () 函数关闭端口[3]。创建接收线程，接收数据之后按要求对数据进行处理。应用MFC 制作通信界面。注意，线程函数只能是静态成员函数，或者是在类外面声明的一个函数。[!--empirenews.page--]
 

初始化程序如下：

系统软件界面如图5 所示。

2 实验结果:

经过实验验证，该信息采集系统采集的数据经过通信后不变，确保了信息采集的可靠、准确。

3 结束语:

由于基于CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，同时由于TMS320F2812 DSP 的eCAN 模块使数据传输更加灵活方便，数据量更大，可靠性更高，功能更加完备，用该DSP 进行下位机的数据发送，PCI/cPCI CAN 接口卡进行数据接收，从而完成信息采集，并对采集的数据进行相应处理，对陀螺组合的状态进行监测，这对卫星等的导航有着重要意义。