CAN總線在排水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
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我國大多數(shù)城市較早建立了排污系統(tǒng)，但每個(gè)污水池旁邊必須投入大量資金建立值班室和安排3個(gè)員工值班，管理也比較落后原始，每個(gè)泵站還由人工管理，人員的工作比較辛苦，一刻不能離開。隨著城市的不斷擴(kuò)大，污水池、人員編制也相應(yīng)增加。由于污水池零星分布在整個(gè)市區(qū)，若按原先管理模式，管理和控制非常麻煩，效率低下，不能適應(yīng)現(xiàn)代城市發(fā)展的需要。
為了提高自動化水平，提高企業(yè)效益，有必要把人工管理改造為自動化管理。為此，設(shè)計(jì)了基于 CAN總線的排水控制系統(tǒng)。
2 CAN總線簡介
CAN即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，屬于現(xiàn)場總線范疇。它是由德國Bosch公司于20世紀(jì)80年代開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制。它的應(yīng)用范圍遍及高速網(wǎng)絡(luò)和低成本的多線路網(wǎng)絡(luò)。CAN具有以下特點(diǎn)：
(1)多主站點(diǎn)依據(jù)優(yōu)先級進(jìn)行總線訪問
(2)無破壞的依據(jù)優(yōu)先權(quán)的仲裁
(3)借助接收濾波的多地址幀傳送
(4)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求
(5)嚴(yán)格的錯(cuò)誤檢測和界定
(6)通信介質(zhì)多樣，組合方式靈活
(7)最遠(yuǎn)傳輸距離為10Km，最大傳輸速率為1M bps。
3 硬件設(shè)計(jì)
3．1 總體結(jié)構(gòu)
排水控制系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
3. 2 CAN總線通信接口設(shè)計(jì)
CAN總線通信接口如圖2所示，電路由單片機(jī)AT89C52、CAN控制器SJAl000、CAN收發(fā)器82C250、高速光電耦合器6N137組成。單片機(jī) AT89C52主要完成SJAl000的初始化，及CAN總線和RS-232總線之間的數(shù)據(jù)通信任務(wù)。 SJAl000是CAN控制器82C200的替代產(chǎn)品。它主要由下列功能模塊構(gòu)成：接口管理邏輯、發(fā)送緩沖器、接收緩沖器、接收過濾器、位流處理器、位時(shí)序邏輯和錯(cuò)誤管理邏輯。除了與82C200兼容之外，它增加了許多新功能：Peli CAN工作模式、讀／寫訪問的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器、標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展結(jié)構(gòu)信息的接收和發(fā)送、可編程的錯(cuò)誤限制報(bào)警、只聽模式和仲裁丟失中斷。單片機(jī)對SJAl000內(nèi)部寄存器的控制是以訪問外部寄存器的方式進(jìn)行的。CAN收發(fā)器82C250是CAN總線控制器和物理總線之間的接口，主要負(fù)責(zé)提供對總線的差分發(fā)送能力和對 CAN控制器的差分接收能力。它的引腳8(RS)控制三種不同的工作方式的選擇：待機(jī)、斜率控制和高速。其中，給RS接上高電平，則82C250以低電流待機(jī)方式工作；若RS通過連接電阻接地，則進(jìn)入斜率控制方式，該方式可以通過改變電阻的阻值來調(diào)節(jié)斜率，適用于低速和較短的總線長度的應(yīng)用場合；如果RS接地，就選擇了高速工作方式。高速光電耦合器6N137實(shí)現(xiàn)了CAN控制器和收發(fā)器之間的電氣隔離，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
4 軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)主要包括監(jiān)控主程序、報(bào)文發(fā)送和接收程序、中斷服務(wù)程序和錯(cuò)誤處理程序等。其中，SJAl000的初始化程序是軟件設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，需要完成各種工作參數(shù)的設(shè)置。其中，控制寄存器用來改變CAN控制器的行為。驗(yàn)收代碼寄存器和驗(yàn)收屏蔽寄存器共同作用定義了能被節(jié)點(diǎn)所接收報(bào)文的條件。驗(yàn)收屏蔽寄存器的作用是確定驗(yàn)收碼的哪些位對于驗(yàn)收濾波是相關(guān)的或不相關(guān)的?？偩€時(shí)序寄存器O定義了波特率的預(yù)設(shè)值及同步跳轉(zhuǎn)寬度；總線時(shí)序寄存器1則定義了位周期的長度、采樣點(diǎn)的位置和采樣數(shù)目。輸出控制寄存器可以設(shè)置不同的輸出模式。時(shí)鐘分頻寄存器不僅可以控制SJAl000的輸出頻率及屏蔽CLKOU7引腳，而且還能夠?qū)asic CAN和Peli CAN模式進(jìn)行選擇。
監(jiān)控主程序流程如圖3所示。具體的 SJAl000初始化程序流程如圖4所示。CAN總線發(fā)送子程序如圖5所示。
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