CAN總線在測控系統中的應用研究

摘要：在測控系統中應用CAN總線，充分利用CAN總線的優點，使系統龐大，應用環境復雜的測控系統中分系統之間的信息交換可靠地進行，提高整個測控系統可靠性。提出了3種CAN總線節點實現方法，在比較各種實現方法的基礎上，選擇了DSP芯片的方法。在某雷達設備改造中，分系統之間的通信采用CAN總線，CAN總線的靈活性、高穩定性、強的抗干擾能力都得到了充分的體現。
關鍵詞：CAN總線；測控系統；DSP；DSP芯片

0 引言
CAN總線是德國Bosch公司為現代汽車電子應用率先推出的一種多主機局域網現場總線，在汽車制造、工業控制、醫療器械、建筑和環境控制等領域中已得到廣泛應用，成為自動化領域最具有應用前景的現場總線之一。
當前，工業現場設備過程控制已經進入了一個新的階段，現場總線技術的普遍應用和基于嵌入式微處理器的智能化設備是主要特征。

1 CAN總線優點
CAN總線之所以在各行各業得到了廣泛的應用，是因為它具有許多的突出優點，主要有如下幾個方面：短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，適于復雜環境；每幀信息都采用CRC校驗及其他檢錯措施，數據出錯率極低；通信介質選擇靈活，可以是雙絞線、同軸電纜或光纖；不會出現因個別節點出問題而影響整個總線正常工作；任一節點可在任一時刻主動發送，這是CAN總線靈活通信方式的基礎；信息以標識符分為不同的優先級，可滿足不同的實時性要求；速率最高可達1Mb／s，最遠可達10km；節點數可達110個。

2 CAN總線在測控系統應用設想
2．1 總體設想
目前，測控系統突出的特點是數字化、模塊化、小型化和智能化等。通常情況下，測控系統可分為如下幾個分系統：發射分系統、高頻接收分系統、基帶分系統、伺服分系統、時頻分系統、監控分系統等。作為測控系統的一部分，這些分系統之間需要進行通信，甚至分系統內部也需要交換信息。作為抗干擾能力特別強的CAN總線，非常適合這樣的應用環境和場合。圖1為CAN總線在測控系統的應用框圖。

2．2 CAN總線節點設計與實現
CAN總線節點設計主要依據是CAN總線協議，每個節點必須實現CAN協議規定的各種功能。目前，CAN總線的實現方法主要有3種：一種是用專用器件實現，這些器件主要有SJA1000和PCA82C250。其中，SJA1000器件完成CAN協議的所有功能，PCA82C250器件完成CAN總線物理層電平轉換的功能。另一種方法是用于大規模集成電路上集成的CAN接口模塊，這些芯片有DSP芯片和ARM芯片等，可以用這些芯片實現CAN控制器功能，完成CAN協議規定的各種要求，這種方法也需要PCA82C250等器件完成CAN總線物理層電平轉換功能。第三種方法是用現場可編程邏輯器件來實現，如FPGA芯片。這種方法需要用戶實現CAN協議要求的功能，難度比較大，但這種方法的最大優點是靈活，可以根據用戶要求有針對性地實現所需要的功能。圖2為用DSP芯片實現的一個CAN總線節點。