基于CAN总线的智能仪表设计概要课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基于CAN总线的智能仪表设计概要课件,1,智能仪表的设计及CAN接口技术的研究,指导老师：,专业：电子信息科学与技术062班,学号：,智能仪表的设计及CAN接口技术的研究,2,课题的主要研究内容,CAN,总线概述,CAN在智能仪表中的应用及发展现状,CAN 的层次结构,CAN总线传输方式,CAN与RS485的比较,本设计方案选择,系统软硬件设计,展望,课题的主要研究内容CAN总线概述,3,CAN总线概述,CAN总线即控制器局域网(Control Area Network)，最早由德国Bosch公司提出，目前已成为ISO1898和ISO11519国际际标难现场总线。CAN总线是一种串行数据通信总线，通信介质可采用双绞线、同轴电缆或光纤。CAN通信控制器集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能。,一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电器特性所限制。CAN可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。CAN具有十分优越的特点，使人们乐于选择,CAN总线概述CAN总线即控制器局域网(Control Ar,4,应用现状,目前，采用各种现场总线技术，如HART、CAN、PROFIBUS等协议的网络化智能仪表已在美国和欧洲等发达国家和地区发展迅速，并己有较多的应用范例。据CiA报道，2001年欧洲市场销售了1亿多个节点。国内的大学和一些公司也正致力于基于现场总线的系统开发。在汽车信号传输，电力监控，楼宇智能化，工业测控，安防等领域有着广泛的应用。其中，CAN总线是最有发展潜力的一种，被誉为自动化领域的计算机局域网。,应用现状目前，采用各种现场总线技术，如HART、CAN、PR,5,CAN 的层次结构,CAN遵从开放系统互连（OSI）模型，按照OSI基准模型，CAN结构划分两层:数据链路层、物理层、应用层,在网络通信中所涉及的数据链路层和物理层的操作，均由CAN控制器硬件自动完成。无需微处理器干预,CAN 的层次结构CAN遵从开放系统互连（OSI）模型，按照,6,CAN总线传输方式,CAN总线采用差分传输方式,CAN总线传输方式CAN总线采用差分传输方式,7,CAN与RS485的比较,CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之目前RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：,1）CAN控制器工作于多主方式，RS485只能构成主从网络,CAN与RS485的比较CAN(Controller Are,8,2）CAN总线的CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。,3）,CAN具有完善的通信协议，可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低了系统的开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。,2）CAN总线的CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CA,9,特性 RS-485 CAN-bus,单点成本 低廉 稍高,系统成本 高 较低,总线利用率 低 高,网络特性 单主网络 多主网络,数据传输率 低 高,容错机制 无 可靠的错误处理和检错机制,通讯失败率 高 低,节点错误的影响 整个网络的瘫痪 无任何影响,通讯距离 1.5km 10km（5kbps）,后期维护成本 高 低,特性 RS-4,10,方案选择,方案一：采用专用的内嵌CAN控制器的处理器芯片,P87C591是一款内嵌CAN2.0B的微处理器芯片，该芯片是Philips公司生产的全静态80C51中央处理单元的单片机，可提供OTP、ROM和无ROM型。带6路模拟输入的10为ADC，可选择快速8位ADC，带两个8位分辨率的脉宽调制输出（PWM），内含CAN2.0B控制器，增强型PeliCAN内核（取自SJA1000独立CAN2.0B控制器），64B接收FIFO，13B发送缓冲区。该单片功能强大，硬件设计电路简单，完全满足本设计。,方案选择方案一：采用专用的内嵌CAN控制器的处理器芯片,11,方案二：采用单片机和独立的CAN控制器构成本系统,方案二：采用单片机和独立的CAN控制器构成本系统,12,单个CAN节点硬件设计,单个CAN节点硬件设计,13,单个节点软件设计,单个节点软件设计,14,基于CAN总线的智能仪表设计概要课件,15,展望,基于CAN总线的分布式数据采集与控制系统是利用现场总线集散控制系统(FDCS)的特点，把信息处理在现场进行，而通过操作站集中管理。运用CAN总线技术，极大地提高了系统的可靠性、实时性，系统开发较价廉，性能价格比高，安装维护简洁方便，具有广阔的应用前景，将成为最有前途的现场总线之一。,展望基于CAN总线的分布式数据采集与控制系统是利用现场总线集,16,致 谢,基于CAN总线的智能仪表设计概要课件,17,