1 CAN總線" title="CAN總線">CAN總線與485總線的比較 　　

1)485總線的特點(diǎn) 　　

相對于RS一232,，RS一485半雙工異步通信總線具有通信距離遠(yuǎn),、通信速率高、成本低等特點(diǎn),，是一種被廣泛使用的數(shù)據(jù)通信總線,。但485總線的波特率設(shè)置受到單片機(jī)的波特率設(shè)置的限制，在單片機(jī)使用24M晶振的情況下,，也只可以設(shè)置到9600bps的波特率,。485總線的容錯和應(yīng)用層的協(xié)議，可以自己通過軟件來實(shí)現(xiàn),，比較靈活,，但是編程的工作就變得復(fù)雜。因此在對速度要求高,、數(shù)據(jù)傳送量大的大型系統(tǒng)中,，485總線在實(shí)時性和可靠性方面的性能就顯得比較脆弱。

2)CAN總線的特點(diǎn) 　　

CAN全稱為Controller Area Network,，即控制器局域網(wǎng),，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN總線主要具有以下的特點(diǎn)： 　　

(1)CAN總線通信最高波特率可高達(dá)lMbps(采用雙絞線通訊距離40m),、最遠(yuǎn)通訊距離為10km(可達(dá)5kbps),。

(2)CAN總線采用了短幀結(jié)構(gòu)，每一幀為8個字節(jié),，傳輸時間短,，受干擾概率低，每幀信息都有CRC校驗(yàn)和其他檢錯措施,，保證了數(shù)據(jù)的出錯率極低,，從而提高了傳送數(shù)據(jù)的可靠性。

(3)和485總線一樣,，采用平衡傳輸,，抗干擾能力強(qiáng)。

(4)采用非破壞性總線仲裁,，當(dāng)有幾個節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送信息的時候，根據(jù)幀開始部分的標(biāo)識符,，進(jìn)行逐位仲裁,，優(yōu)先級別高的信息會不受影響地繼續(xù)發(fā)送，優(yōu)先級別低的信息就會停止發(fā)送,，從而保證重要信息的及時傳送,。

(5)借助CAN控制器里面的接收濾波器，CAN總線能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn),，一點(diǎn)對多點(diǎn)以及全局廣播等方式傳送,，無需專門的調(diào)度,。

由此可見，CAN總線具有傳送數(shù)據(jù)實(shí)時性和可靠性高的優(yōu)點(diǎn),，能應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳送量大,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫蟾叩南到y(tǒng)中。

2 電源智能監(jiān)控" title="電源智能監(jiān)控">電源智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成 　　

郵電通信線路的供電電源是±48V,。監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場的溫度,、總電源和各通支路電源的電壓和電流進(jìn)行采集。本監(jiān)控系統(tǒng)由位于監(jiān)控中心的上位機(jī)(PC機(jī))和現(xiàn)場多個智能節(jié)點(diǎn)組成,。每一個智能節(jié)點(diǎn)可以采集64路的數(shù)據(jù)(電壓,、電流或溫度)、具有現(xiàn)場的界面顯示,、鍵盤操作,、報警和與上位機(jī)通信等功能。在正常的情況下,，位于現(xiàn)場的各個智能節(jié)點(diǎn)每隔一段時間就要把當(dāng)前64路的數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī),。當(dāng)線路的電源出現(xiàn)故障時，無論當(dāng)前正在進(jìn)行什么操作,，智能節(jié)點(diǎn)都會馬上發(fā)送故障信息給上位機(jī),，并且在現(xiàn)場發(fā)出報警信號。由于電源的電壓,、電流和溫度是通過分流器來采樣取得的,，而采用不同的分流器，則要進(jìn)行不同的數(shù)值變換,。所以在上下位機(jī)中都需要有一套相同的配置表,，當(dāng)其中一方的配置表有改動，就要通知另一方,，進(jìn)行及時更新,。監(jiān)控中心的計算機(jī)由RS一232串口接到通信適配器上，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與智能節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的傳輸,。由于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大,，要求傳輸速度較快，并且對重要信息的傳送的可靠性和實(shí)時性要求高,，因此為了提高系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時性,，該系統(tǒng)的通信接口采用了CAN總線技術(shù)。整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,。

3 智能節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計 　　

智能節(jié)點(diǎn)硬件框圖見圖2,。由于智能節(jié)點(diǎn)在同一時間可能要進(jìn)行很多動作，如數(shù)據(jù)的采集,，與上位機(jī)的通信,，界面的顯示等,，為了保證數(shù)據(jù)的正確采集和可靠傳輸，本系統(tǒng)采用雙MCU結(jié)構(gòu),，從MCU負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集,、保存和報警功能。而主MCU負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā),，現(xiàn)場的界面顯示等功能,。主、從MCU都采用AT89C55,。其內(nèi)部具有20K的EPROM,，并且自帶看門狗電路，簡化了電路連接,，提高了系統(tǒng)的抗干擾性,。它具有雙DPTR結(jié)構(gòu)，從而使片外尋址的編程更加靈活和簡化,。

ADC8016是逐次比較式16路8位A／D轉(zhuǎn)換器,。它包含有一個8位A／D轉(zhuǎn)換器和16路的單端模擬信號多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。在一個智能節(jié)點(diǎn)中需要4塊ADC8016對64路的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,。

由于電壓,、電流和溫度信號是通過分流器變換成電壓量之后才進(jìn)行采集的。由于分流器變換出來的電壓量是毫伏級的,，而ADC8016的輸入范圍是0～5V,，所以由分流器變換出來的電壓量要通過信號放大電路之后才進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器。信號放大電路由兩級的運(yùn)算放大器構(gòu)成,，從而提高了系統(tǒng)的精度,。

為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在數(shù)據(jù)采集芯片ADC0816和AT87C55之間加入光耦隔離,。要注意的是,，這里要采用快速光耦，因?yàn)槿绻捎霉怦畹拈_關(guān)速度太慢,，由ADC出來的數(shù)據(jù)是傳送不到采集MCU那邊的,。因此我們采用了快速光耦6N137。而現(xiàn)場報警的功能是通過蜂鳴器來實(shí)現(xiàn),。

主,、從MCU之間的數(shù)據(jù)、信息的傳遞是通過雙口RAM(CY7C007)來實(shí)現(xiàn)的,。從MCU采集到的數(shù)據(jù)儲存到雙口RAM中，主MCU在適當(dāng)時候從雙口RAM中取出數(shù)據(jù),，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送,。為了保證采集的數(shù)據(jù)不因下位機(jī)掉電或其他故障而丟失,，主MCU在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，先把數(shù)據(jù)存放在掉電非易失存儲器里,。在CY7C007中地址最高的兩個字節(jié)7FFE,、7FFF和兩邊的INTL、INTR引腳可作為左右兩邊的控制信號來用,。當(dāng)左邊向7FFE寫數(shù)據(jù)時,，右邊的INTR引腳會變低，當(dāng)右邊向7FFE讀數(shù)據(jù)時,，INTR引腳復(fù)位,，而INTR引腳是低電平有效的。對7FFF做類似的操作時,，INTL引腳也會有同樣的功能,。而本系統(tǒng)中，就是根據(jù)CY7C007這一特點(diǎn),，把CY7C007的INTR引腳連到主MCU的INT0引腳,。當(dāng)從MCU檢測到有故障時，就向雙口RAM的7FFE寫數(shù)據(jù),，從而向主MCU發(fā)出報警信號,，讓MCU馬上進(jìn)入中斷，進(jìn)行相應(yīng)的處理,。

液晶顯示屏和鍵盤實(shí)現(xiàn)下位機(jī)的人機(jī)交換功能,。通過鍵盤操作可以修改配置表，主動將更新的配置表上傳,，向上位機(jī)索取最新的配置表等功能,。并且與液晶顯示屏配合，進(jìn)行各種顯示界面的更換,。

CAN控制器SJAl000是一個帶有CAN2．0控制協(xié)議的集成器件,。只要對它內(nèi)部的各種寄存器的值進(jìn)行初始化，便能實(shí)現(xiàn)不同的通信功能,，這簡化了軟件程序的編寫,，使開發(fā)者能更集中于通信控制策略的研究。

收發(fā)器82C250作為SJAl000和CAN總線的接口,，能提供差動發(fā)送和差動接收,，滿足CAN2．0協(xié)議的要求，并提高了系統(tǒng)通信的抗干擾性能,。通過對腳8(RS)的不同連接可以實(shí)現(xiàn)三種不同的工作方式：高速,、斜率控制和待機(jī)。本系統(tǒng)中采用斜率控制,，以降低射頻干擾,。

4 監(jiān)控中心的管理軟件 　　

電源監(jiān)控硬件系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計要保證系統(tǒng)工作的可靠性,、穩(wěn)定性，它反映了系統(tǒng)的基本性能,。而系統(tǒng)的管理軟件是面向用戶的,，它應(yīng)充分發(fā)揮協(xié)調(diào)硬件的技術(shù)能力，同時要盡可能易于操作,，提供所需的信息,，方便管理。監(jiān)控室的管理軟件采用中文版Visual Basic語言編寫,。監(jiān)控軟件的主體功能如圖3所示,。它具有CAN通信進(jìn)程，配置表的設(shè)置,，電壓電流值的換算,，當(dāng)前數(shù)據(jù)值顯示，故障信息顯示,，故障前后數(shù)據(jù)曲線圖顯示,，時鐘同步等功能。

通信進(jìn)程是完成數(shù)據(jù)進(jìn)出的核心功能,。它要接收或發(fā)送配置表,，使上下位機(jī)的配置表一致；接收故障信息,；完成正常數(shù)據(jù)傳送的握手協(xié)議,；發(fā)送對時幀，使各節(jié)點(diǎn)時鐘同步,。

為了避免其他人隨便改動配置表的信息,，在進(jìn)入配置表設(shè)置之前必須進(jìn)行密碼認(rèn)證。而配置表的設(shè)置用于分流器類型的設(shè)定,，定義標(biāo)識地址上節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈接指向,，包括該節(jié)點(diǎn)監(jiān)控的是哪一個位置的數(shù)據(jù)，該路采集的是總電源,、支路電源還是溫度的數(shù)據(jù),。由于數(shù)據(jù)是通過分流器變換之后才進(jìn)行采集的，并且上傳來的數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制的,，所以在上位機(jī)要對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的換算,。

通過觀察接收數(shù)據(jù)的變化，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場的通信電源工作情況,，及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的位置和類型,。當(dāng)出現(xiàn)故障時，可以調(diào)用故障出現(xiàn)前后的數(shù)據(jù)，畫出曲線,，通過觀察曲線,，可以對故障進(jìn)行分析。

監(jiān)控室的上位機(jī)每隔12個小時就會把當(dāng)前的時間發(fā)送給智能節(jié)點(diǎn),，智能節(jié)點(diǎn)一旦發(fā)現(xiàn)本身的時鐘和上位機(jī)的時鐘的差值超過允許范圍，就對本身的時鐘進(jìn)行修改,，保證數(shù)據(jù)采集的同時陛,。

5 結(jié)束語 　　

該多路電源智能監(jiān)控系統(tǒng)已在某郵電通信公司中使用。經(jīng)過調(diào)試和運(yùn)行,，證明該多路電源智能監(jiān)控系統(tǒng)采用CAN總線技術(shù)能夠達(dá)到很好的實(shí)時性和可靠性的要求,。