基于ATmega8515单片机的CAN总线数据采集系统.pdf

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1、基于A T m e g a 8 5 1 5 单片机的C A N 总线数据采集系统2 9 基于A T m e g a 8 5 1 5 单片机的C A N 总线数据采集系统夏明革，刘明忠，张晖(中国白城兵器试验中心，吉林白城1 3 7 0 0 1)摘要：针对某武器系统的特点，设计了基于C A N 总线的数据采集系统。对数据采集系统的组成、工作原理和采取的技术手段进行了详细论述。详细描述了A T m e g a 8 5 1 5 单片机的开发方法，包括电路的设计和驱动程序的设计等。为了避免对武器系统的干扰，该数据采集设备与采集对象的电气连接部分，均采取了隔离措施，采用了只听方式接收数据，不向C A N

2、 总线发出任何信号。本设备利用G P S O E M 板和单片机实现标准时间的精确计时，满足实时性的要求。关键词：数据采集；C A N 总线；单片机；G P S中图分类号：T P l 8 2文献标识码：A文章编号：1 0 0 0 8 8 2 9(2 0 0 8)0 4 0 0 2 9 0 4C A ND a t aA c q u i s i t i o nS y s t e mB a s e do nA T m e g a 8 515M i e r o c o n t r o l l e rX I AM i n g-g e，L I UM i n g-z h o n g，Z H A N GH u

3、 i(B a i e h e n gO r d n 8 1 1 0 eT e s tC e n t e ro fC h i n a，B a i e h e n g1 3 7 0 0 1，C h i n a)A b s t r a c t：AC A Nd a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mb a s e do nA T m e g a 8 5 1 5m i c r o c o n t r o U e ri sd e v e l o p e da c c o r d i n gt ot h ep a r t i c u l a rf e a t u r e

4、so faw e a p o ns y s t e m T h ec o n s t r u c t i o no fd a t aa c q u i s i t i o ns y s t e m，p r i n c i p l ea n dd e v e l o p i n gt e c h n i q u e sa r ed i s c u s s e di nd e t a i l D e v e l o-p i n gm e t h o d so fA T m e g a 8 5 1 5m i c r o c o n t r o l l c r，i n c l u d i n gp o

5、 r t a lc i r c u i ta n dd r i v i n gp r o g r a m s，e t c，a l ea l s od e s c r i b e d I no r d e rt oa v o i di n t e r f e r i n gw e a p o ns y s t e m。n o to n l yi s o l a t i o nm e t h o d sa r eu s e db e t w e e nd a t aa c q u i s i t i o ne q u i p m e n ta n dw e a p o ns y s t e m，b

6、 u ta l s or e e e i v i n gm e t h o do fa c q u i r i n gd a t af r o mw e a p o ns y s t e mi su s e d，w h i c hm e a n 8n o tt r a n s f e r r i n ga n yd a t at oC A N F u r t h e r m o r e，G P S O E Mc a r da n dM C Uc o u n t e ra r eu s e dt oo b t a i ns t a n d a r dt i m ew i t hh i g hp

7、r e c i s i o nt os a t i s f yt h er e a l t i m er e q u i r e m e n t s，K e yw o r d s：d a t aa c q u i s i t i o n；C A N：m i e r o c o n t r o l l e r；G P S，一某武器系统的电子设备采用C A N 总线加以有效的综合管理，使之达到资源和功能共享。为对其两路C A N 总线上数据进行实时采集，设计了基于A T m e g a 8 5 1 5 单片机的C A N 总线数据采集系统。1设备组成该设备的主要功能就是对两路C A N 总线上数据

8、进行实时采集，并用G P S 标准时间码标记每个数据帧的接收时刻，将接收的数据及标记的时间数据存到电子盘，用于事后处理。数据采集设备由多功能数据采集板、G P S-O E M 板、电源模块、外接电子盘等部件组成，组成框图见图1。多功能数据采集板是该设备的核心部件，它由A T m e g a 8 5 1 5 单片机电路、两路C A N 总线接口电路、一路U S BH o s t 接口电路、G P S-O E M 板接口电路组成。两个C A N 接口分别与双3 5 武器系统的C A N 总线I、C A N 总线连接，G P S O E M 板接口连接一个G P S-O E M 板、U S BH o

9、 s t 接口连接一个电子盘。多功能数据采集板中的单片机软件包括两路C A N 总线数据的实时接收程序、G P S 标准时间同步计时程序、U S BH o s t 协议实现程序、U S BM a s ss t o 残学协议实现程序、电子收稿日期：2 0 0 7 一O l 一2 2基金项目：国家自然科学基金资助项目(6 0 5 7 2 1 6 1)作者简介：夏明革(1 9 6 7 一)，男，吉林省安图县人，博士，高级工程师，主要研究领域有信息融合、模式识别、计算机视觉、自动控制等；刘明忠(1 9 6 3 一)。男，辽宁省海城县人，硕士，高级工程师，主要研究领域为仪器仪表、信号处理等。盘中的F A

10、 T l 6 文件系统读写程序等部分。图1 数据采集设备组成框图2A T m e g a 8 5 1 5 单片机电路设计A T m e g a 8 5 1 5 单片机是A t m e l 公司于2 0 0 3 年推出的基于增强m s c(精简指令集)结构的高性能、低功耗8 位C M O S 微控制器。其内核具有丰富的指令集和3 2 个通用工作寄存器，所有的寄存器都直接与算术逻辑单元(A L U)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的C I S C(复杂指令集)微控制器高至1 0 倍的数据吞吐率。单片机电路包括时钟电路、复位

11、电路、外部存储器及接口器件扩展电路、串口切换电路等部分，见图2。(1)复位电路。复位电路的基本功能是在系统上电时提供复位信号直至系万方数据3 0 测控技术)2 0 0 8 年第2 7 卷第4 期M R X D1 0M-T X D1 1r N T O1 2I N T l1 31 41 5U 1A T m e g a8 5 1 5P B 0 0 O)V c cP B l(T 1 1P B Z(A I N O)(A D O)e A OP B 3(A I N l l(a D l)P A lP B 4(S S)(A D 2)P A 2P B 5(M O S I)(A D 3)P A 3I B 6(M I

12、 S O)(A D 4)P A 4 B T(S C K)(A D 5)P A 5(A D 6)P A 6P D O(r X D)(A O Y)P A 7P D l(T X D、P D 2(I N T O)f A l 5)1,c 7P D 3(仆r r l)(A 1 4)P c 6P D 4(X C K l(Al3)P C 5I D S(O C l A)(A 1 2)P C 4(A 11)P C 3P E O(I C P I N T 2)?A 1 0、P c 2P E 2(O C I B)(A g i I 己l(A S)P C OR E S E T(A L E)I E 1X T A L 2X T

13、 A L l(R D l P D 7G N D(W r)l,D 6U 47 4 H C 5 7 3 AVo EV c cD OQ OD 1Q 1D 2Q 2D 3Q 3D 40 4D 5Q 5I)6Q 6D 7Q 7G N D面1 9A 01 8A l1 7A 21 6A 31 5A 41 4A 51 三鱼1 2A 71 1M R D1 6U 3 C7 4 F I C 0 465A 1 5统电源稳定后撤销复位信号。为可靠起见电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号以防电源开关或电源插头分一合过程中引起的抖动而影响复位。本设备采用b l A X 8 1 0(U 2)专用复位电路芯片，复位时间至少

14、可持续1 4 0m s，可以保证可靠复位，并使设备可以快速重复启动，芯片输出的复位信号经7 4 H C 0 4(U 3)驱动后为单片机、两个S J A l 0 0 0C A N 总线控制器芯片、U S B 接口芯片S L 8 1 1 H S、G P SO E l V l 板提供复位信号。(2)时钟电路。利用单片机内部的振荡放大器电路，在X T A L I 和X T A L 2两端外接晶振器及电容器组成时钟电路，时钟频率为1 6I I I-I z。从单片机X T A L 2 管脚输出的时钟信号作为两个C A N 总线控制器S J A l O O O 的时钟输入。为了保证G P S 标准时间码的精

15、度，晶体振荡器采用精度及稳定度较高的温度补偿式(T C X O)晶振。(3)外部存储器及接口器件地址扩展电路。单片机的P A、P CE l 按其第2 功能使用，作为单片机扩展存储器的地址及数据线，其中P A 口按地址及数据复用方式使用，先输出地址的低8 位，A L E 信号有效后将地址锁存，接着输出或读人8 位数据；P C 口输出高8 位地址。图中I J 4(7 4 H C 5 7 3)为地址锁存器，u 5(6 2 C 2 5 6)为扩展的3 2 K B 静态数据存储器(S R A M)。S R A l V l 的片选信号为A 1 5 反相信号，选通地址为8 0 0 0 H F F F F H

16、。U 6(7 4 H C l 3 8)为3-8 地址译码器，用A 1 5 低电平选通，对A 1 2 A 1 43 条地址线进行译码分配，输出的Y 1、Y 2、Y 3 的选通地址分别为l X X X H、2 X X X H、3 X X X H，分别用于C A N l、C A N 2、U S B 接口地址选通。A 1 2lA 1 32A 1 43v。攀T 厂飞2 42 72 22 0V c cD 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7W E丽G N DC EAY OBY 1CY 2Y 3Y 4E 1Y 5E 2Y 6E 3Y 73C A N 总线接口电路设计2 86D 47D 58D 61

17、41 41 0 0 0 1 F F FC A N lC S132 0 0 0 2 F F FC A N 2C S1 2 Q Q Q：E!J S B c S1 1C A N 总线接口电路由C A N 控制器S J A l 0 0 0、6 N 1 3 7 光电隔离器、C A N 总线收发器8 2 C 2 5 0 组成，其中C A N 控制器是接口电路的中心。图3 所示为C A N 总线接口电路框图，图4 为电路原理图4 1。A T r a e g a 8 5 1 5N C U 接口电路C A N 控制器l佻电耦合器Il C A N 接收器l C A NS J A l 0 0 0H6 N 1 3 7

18、r I8 2 C 2 5 0 卜一图3C A N 总线接口电路框图3 1C A N 接口电路硬件设计图4 为C A N 接口电路原理图(图中只画出了C A N 接口1电路)。电路主要由4 部分所构成：单片机A T m e g a 8 5 1 5 接口电路、独立C A N 通信控制器S J A l 0 0 0、C A N 总线收发器8 2 C 2 5 0 和高速光电耦合器6 N 1 3 7。单片机A T m e g a 8 5 1 5 负责s j,l o o o 的初始化，通过控制s j,o o o 实现数据的接收和发送等通信任务。图4 中s j A l O O O 的M O D E 管脚接高电

19、乎，使S J A I O O O 工作于I n t e l 方式；时钟信号采用外接方式，与单片机共用1 6l H z 时钟信号，从X T A L l 输入；l I S T 复位信号采用设备的共用复位信号M l I S T；A D O A D 7 连接到单片机的P A 口(D O 所，地址数据复用信号)；片选信号c S 连接到C A N l _ c s，选通的地址为1 0 0 0 一I O F F H，S J A l O O O 内部寄存器和缓冲器实际使用的地址为8 0 0 08 0 F F H；J A l 0 0 0 的R D、w R、A L E 分别与单片机的对应引脚相连；中断输出信号I N

20、 T 接单片机的I N T O；通过编程禁止S J A I o o o的C L K O U T 输出。0 l234肿M 舵躬MM舶解躺舶M削MMM=L基基基薯md一一一一一一一一一一一一一一一一一一一=鼍f万方数据基于A T m e g a 8 5 1 5 单片机的C A N 总线数据采集系统3 1 D 0D lD 2D 3D 4D 5D 62 32 42 52 62 72 8l21 6 M91 0A D 0A D lA D 2A D 3A D 4A D 5R X lR X O亘M O D D E lW R诟动C L K O U TV v s S s S!蔓!斗1V S S 3X T A L

21、21 9G N DO U TI N-刻E v N 斛r鑫划v 肿厂：V c cU 2 36 N 1 3 7 差V T c cU 2 5B 0 5 0 5 S 1日际邕l 尺2 厂3 9 0 QR 2，l k Q斗忑H 旧R n 2 8叫fG N D 雌V!J 啪l!咎一T x Dc A N Ll!艘(芯片V c e-与G N D 之间接0 1 p F 电容)O V图4C A N 总线接口电路原理图为了实现C A N 接口电路与总线上其他节点间的电气隔离，避免相互干扰，S J A l 0 0 0 的T X 0 和R X O 并不是直接与8 2 C 2 5 0的T X D 和R X D 相连，而是

22、通过高速光耦6 N 1 3 7 后与8 2 C 2 5 0 相连。在电源上也采取了隔离措施，采用B 0 5 0 5 S 一1D C D C 隔离电源为两个6 N 1 3 7 外端及8 2 C 2 5 0 芯片供电。8 2 C 2 5 0 与C A N 总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施。8 2 C 2 5 0 的C A N H 和C A N L 引脚各自通过一个5n的电阻与C A N 总线相连，电阻可起到一定的限流作用，保护8 2 C 2 5 0 免受过流的冲击。C A N H 和C A N L 与地之间并联了两个3 0p F 的小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射

23、的能力。8 2 1 2 2 5 0 的R s 脚上接有一个斜率电阻，电阻大小可根据总线通信速度适当调整。由于本电路主要完成数据采集功能，不进行数据发送，该电阻值可以随意，这里选用lk Q电阻。另外，在C A N H 和C A N L 之间预留一个1 2 0Q 电阻，根据本节点在C A N 网络中的位置进行接通或断开，如果本节点处于C A N 网络的端点，则连接该电阻，实现总线端点阻抗匹配。图4 中只画出了C A N 接口1 电路，C A N 接口2 电路与此类似，不同的只是片选输入信号c s 和中断输出信号I N T 的连接不同，分别连接到C A N 2 _ C S 和I N T l。C A

24、N 接口2 中的S J A l 0 0 0 寄存器缓冲器地址为2 0 0 0 H 一2 0 F F H。3 2C A N 接口电路软件设计C A N 接口电路软件包括S J A l 0 0 0 初始化程序和中断服务程序两部分。初始化程序用于设置S J A l 0 0 0 的工作方式、位定时方式、输出驱动器配置、中断类型设定等内容。将S J A l 0 0 0 的中断类型设置成接收数据中断和各种故障中断，在每接收完一帧报文或出现错误时发出中断信号，使单片机能够及时执行中断服务程序，及时读取接收到的报文，记录报文到达的时间，及时处理可能出现的错误。(1)初始化程序。S J A l 0 0 0C A

25、 N 控制器的初始化操作需要在复位模式下进行，在设置之前，应检查M O D 0 位，确保处于复位模式，设置完成后清零M O D 0 位，使S J A l 0 0 0 转入工作模式。(2)中断服务程序。当S J A l 0 0 0 接收完一帧报文或出错时，发出中断请求信号，c 2c A N l I C A N l L使单片机在4 个时钟钟周期内转到中断服务程序处理中断事务。在中断服务程序中，单片机首先记录定时计数器1 的计数值，作为事件发生的准确时间(用于打时标)，然后检查S J A l 0 0 0的中断标志寄存器，确定中断类型。对于接收数据中断，接着读取S J A l 0 0 0 的接收数据缓

26、冲区，将C A N 控制器刚接收的报文读出转存到单片机的数据缓冲区中。如果是出错中断，则读取错误类型代码，也存人数据缓冲区中，由后续程序处理。4G P S O E M 板接口电路4 1G P S 标准时间码的形成本设备利用G P S-O E M 板提供的1p p s 秒脉冲信号及单片机内部的定时计数器实现标准时间(U T C)的精确计时及守时功能。原理如下：G P S 板每秒钟输出一个脉冲信号，该信号的前沿准确同步于U T C 的整秒时刻，绝对误差小于1W s。在输出秒脉冲的同时，G P S 板通过串行E l 按N M E A 0 1 8 3 协议输出当时的U r I C 时间码(包括年、月、

27、日、时、分、秒)。将G P S 板输出1p p s 秒脉冲作为单片机外部中断信号输入，G P S 板的串行口与单片机的串行口连接。工作时，单片机启动内部定时计数器不停地对时钟脉冲计数(时钟脉冲周期可根据计时精度要求设置)。当整秒时刻到达时，G P S 板的秒脉冲触发单片机的中断服务程序，单片机在中断服务程序中将内部定n O 计数器清零，使之从0 开始计数。与此同时，单片机并通过串行口接收G P S 板的时间码，得到当时U T C 的整秒时间(记为U T C。)。在C A N 总线数据接收中断服务程序中，当需要记录数据到达的时刻时，只需记录当时单片机定时计数器的计数值(记为d T)，然后按(1)

28、式准确得到当时的U T C 时间。U r I C=U T C o+d T(1)将得到的U T C 时间加上8h，即为北京时间，与靶场时统一致。G P S 板正常工作时每秒钟输出一个秒脉冲信号，式(1)中的d r 即为整秒间隔内的精细的时间码，其精度取决于定时计数器的计数脉冲的周期及单片机晶振频率的精度及稳定度。该设备采用温度补偿式高精度晶振，频率精度可达1 0，1s 间隔气彗。q：墨糕一万方数据3 2 测控技术)2 0 0 s 年第2 7 卷第4 期内的计时误差小于0 1 岬。如果由于某种原因使G P S 板出现丢失秒脉冲的情况，按上述计时方法仍可以在短时内正确计时，只不过d T 的计数值会超

29、过1s，计时精度会降低，这就是采集设备的守时功能。按频率精度为1 0。7 计算，如果要保证计时精度高于0 1i n s，则守时间隔不应超过l0 0 0s。4 2G P S-O E M 板接口电路N M E A-0 1 8 3 是美国国家海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式，是目前G P S 接收机普遍采用的一种数据格式，在本采集设备中采用此数据格式。本采集设备选用的G P S 板型号为J u p i t e r1 2，具有以下特性：跟踪性能：并行1 2 通道，G P S；接收信号：L 11 5 7 5 4 2M H zC A 码(1 0 2 3M H z)；动态性能：速度5 0 0m s，

30、加速度5g；测量精度：水平精度优于2 8m(C E P)，4 9m(2 D R M S)，3 D精度优于5m(S E P)；时间精度：1p p s 精度优于1 0 0n 8(绝对值)，4 01 1 8(1 s i g m a)；天线：接收机有低噪声放大器(L N A)芯片，支持有源和无源天线。电源：3 3V 或5 V D C 单电源供电，低功耗。接口：2 0 芯标准插座，鼯个串口，I I L 电平。图5 所示为A T m e g a 8 5 1 5 单片机与G P S 板的接口电路图。图中G P S 板的复位端接电路的总复位信号M R S T；1p p s 脉冲接单片机的I N T 2；串口1

31、 的S D l l、S D 0 1 端接单片机的串口T X D和R X D 信号。单片机的串口经7 4 H C l 2 5 芯片分为两路，一路用于接收G P S 板的数据，另一路扩展成标准R S 2 3 2 接口，可与图5G P S O E M 板接口电路P c 机连接，进行电路板的调试，两路串1：I 由P E 2 切换。5结束语本采集设备硬件部分由一块自制电路板和一块购买的G P S O E M 板组成，电源模块焊接在自制电路板上，用一个比较精巧的机箱(类似光驱大小)封装。为了分析处理存入电子盘中的数据，该设备还配备了专门的数据处理软件，运行于台式机的W i n d o w s 环境，对该设

32、备存储在电子盘中的数据进行离线处理。为了不对被采集对象产生影响，该数据采集设备与采集对象的电气连接部分，包括电源及两路C A N 总线，都采取了隔离措施，隔离电压超过l0 0 0V。在C A N 总线信号连接上，采用了只听方式接收数据，不会向C A N 总线发出任何信号，并突出了实时性的要求。参考文献：1 邬宽明C A N 总线原理与应用系统设计 M 北京：北京航空航天大学出版社。1 9 9 6-0 2 2 史久根，张培仁，陈真勇C A N 现场总线系统设计技术 M】北京：国防工业出版社，2 0 0 4-1 0 3 宋一扬基于C A N 总线技术的通信子系统研究 J 北方交通大学学报，2 0

33、0 3，2 7(1 2)：5 5 5 8 4 陈德池，廖国华，张航，周欣然微处理器与现场总线技术 M 长沙：中南大学出版社，2 0 0 3-0 8 口万方数据基于ATmega8515单片机的CAN总线数据采集系统基于ATmega8515单片机的CAN总线数据采集系统作者：夏明革，刘明忠，张晖，XIA Ming-ge，LIU Ming-zhong，ZHANG Hui作者单位：中国白城兵器试验中心,吉林,白城,137001刊名：测控技术英文刊名：MEASUREMENT&CONTROL TECHNOLOGY年，卷(期)：2008，27(4)被引用次数：0次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.邬宽明

34、 CAN总线原理与应用系统设计 19962.史久根.张培仁.陈真勇 CAN现场总线系统设计技术 20043.宋一扬 基于CAN总线技术的通信子系统研究期刊论文-北方交通大学学报 2003(12)4.陈德池.廖国华.张航.周欣然 微处理器与现场总线技术 2003 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 江远志.郑维智.朱来东 基于LPC2119和CAN总线的ABS试验台数据采集系统设计-中国科技信息2009,(5)为了解决汽车制动防抱死测试系统(ABS)中测量信号多,干扰性强的问题,本文对汽车制动性能进行了分析,提出基于LPC2119和CAN总线的汽车制动数据采集的测试系统硬件和软件设

35、计,详细论述了CAN总线接口电路,力、速度传感器放大、滤波电路等,并且对CAN总线通讯模块作了重点论述.2.学位论文 彭元修 基于CAN总线的数据采集与控制系统研究 2005 上海海事大学自主开发的轮机模拟器采用了工控机加数据采集卡完成数据采集、处理和控制，在船舶自动化控制仿真当中取得了很好的效果。但是近来在研究电力推进仿真系统的过程中，要求仿真平台能快速解析和演绎复杂的船舶推进系统数学模型。以工控机为基础的数据采集与控制系统是集中控制方式，线路比较复杂，可靠性比较差。本课题是电力推进仿真系统项目中的一个子课题，开发基于CAN总线的数据采集与控制系统可以完全解决以工控机为基础的数据采集与控制系

36、统存在的问题。现在微控制器加现场总线在船舶自动化控制仿真系统数据采集与控制方面应用并不多，尚出于探索阶段。进行这方面的研究和开发将弥补微控制器加现场总线在船舶自动化控制仿真系统的数据采集与控制中应用的空白。本文的主要内容是开发基于CAN总线的数据采集与控制系统，由ATmegal28来完成数据采集、数据处理、控制运算、控制输出等；将CAN的应用层嵌入ATmegal28实现CAN智能节点与上位机的交互CAN通信，以及CAN智能节点之间的CAN交互通信。本文的主要开发工作如下：1、硬件电路设计与调试 2、软件设计与调试 3、软硬件联调 4、系统测试 由于系统的模块化结构，基于CAN总线的数据采集与控

37、制系统不仅可以用于船舶自动化控制仿真系统当中，而且在电力推进仿真系统和小型模拟器中也能出色完成数据采集和控制任务。3.期刊论文 王金宁.江志农.WANG Jin-ning.JIANG Zhi-nong 基于CAN总线的嵌入式数据采集系统设计-仪器仪表用户2009,16(4)本文设计了一种基于CAN总线的嵌入式数据采集系统,用于采集石化大型机械的振动信号.介绍了CAN总线的优势,数据采集系统中智能振动传感器和数据采集控制板的硬件结构,以及相应的数据采集软件的设计思想.4.学位论文 蒋继成 基于CAN总线数据采集节点的设计 2009 CAN是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信协议。通过对C

38、AN总线的学习完成了基于CAN总线的数据采集节点设计，现总结如下:1.在充分学习CAN总线协议和协议芯片的基础上完成本次课题的硬件电路设计和软件设计。节点硬件电路设计以微控制器AT89C52为核心，设计了以CAN通信控制器SAJ1000和CAN总线协议控制器PAC82C250为核心的CAN总线接口电路，设计了由MAX485芯片为核心的RS-485总线接口电路，设计了热电偶采集模块、热电阻采集模块、标准电压采集模块、标准电流采集模块、设计了开关量采集模块。并对硬件设计与调试中出现的问题进行了详细的分析与总结。硬件电路经过调试运行正常，通过实验测试的数据和理论数据对比说明现场信号采集能够实现，达到

39、了设计的基本要求。2.在软件设计时主要是集中在应用层软件的设计上，应用层软件的设计的核心部分是实现CAN总线和RS-485总线通信的协议转换。由于CAN总线接收和发送数据数据帧形式和RS-485接口接收和发送数据数据帧形式不同，因此为了避免数据发送和接收时混乱，通信程序中统一使用相同长度的通用帧来保存数据，写和读缓冲区的数据都是以通用帧的形式进行的。实现了CAN总线控制系统应用层协议的简单化，节点经过调试通信协议转换能够顺利的进行，数据的接收和发送正确。3.对于热电偶和热电阻测温元件非线性特性利用采用不等分法(动态分段)来进行二阶多项式拟合，即根据拟合精度来确定分段位置以便达到最优化，这样既可

40、简化拟合公式，又可提高拟合精度。通过计算的数据表明，拟合的函数关系式能够满足精度要求。5.期刊论文 王毅峰.温希东.Wang.Yifeng.Wen.Xidong 基于CAN总线的数据采集模块设计-微计算机信息2005,(32)本文提出了一种以CAN总线为基础的数据采集模块设计方案,介绍了该数据采集模块的功能、软件、硬件设计方法.实验证明基于CAN总线的数据采集模块具有结构简单、转换速度快、高精度、高可靠性、高性能价格比等特点.6.学位论文 金鹏 基于CAN总线的电池数据采集与管理系统的设计 2008 控制器局域网(CAN)最初是由德国BOSCH公司为汽车的监测、控制系统设计的。它是一种有效的支

41、持分布式控制或者实时控制的串行通信网络。由于其具有多主机、高性能以及高可靠性，CAN总线已经广泛应用于汽车电子控制、过程控制、机械工业、纺织机械、机器人、数控机床、医疗器械以及传感器等领域。CAN总线已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。另一方面，随着电动车的技术的不断发展，电动车已经开始迈向了市场普及的道路。对于电动车电池的管理和维护越来越成为电动车发展的重点之一。由于CAN具有抗干扰性强、连接简单、无主通信等特点，非常适合用来实现实时数据的采集和传输。因此，本文利用CAN总线为基础设计了一个电池实时数据采集与管理系统，经分析、设计、编程和调试，在实际应用中得以实现。该系

42、统主要包括数据采集层，数据传输层和用户管理层三个部分。数据采集层的主要任务是电池实时数据的采集和发送；数据传输层的主要功能是通过CAN总线接收数据采集层发送的实时数据，并将其转换成RS232串口协议发送到上位机；用户管理层的主要功能是通过串口接收数据，实时显示，存储和分析。论文完成的主要工作有：(1)通过对系统需求的分析，将整个系统分为三个独立的层，分别进行了软硬件设计，实现了系统的模块化，增强了系统的应用性；(2)详细的研究了CAN2.0B协议和SAE J1939协议，并在此基础上，编写了适合本设计的通讯协议；(3)深入研究了MC9S12DG128芯片的硬件结构和软件设计方法；本课题的创新点

43、在于利用目前汽车工业广泛采用的CAN总线协议，设计了一套简单，高效，稳定的电池数据采集与管理系统，并在实际中得以应用。在系统设计过程中将整个系统分为3个层，大大提升了系统的模块化水平，有利于系统的扩展和维护。7.期刊论文 南顺成.王向周.郑戍华.王渝 基于CAN总线的高精度数据采集模块设计-中州大学学报2002,(3)本文介绍了基于CAN总线的高精度数据采集模块的设计方法.该模块以单片机为控制核心,实现了对模拟信号的精密测量以及数字信号的处理,并结合CAN总线技术使其能够非常方便地接入CAN总线控制系统网络.8.学位论文 曹万鹏 CAN总线高精度数据采集器的研制 2001 该文通过对CAN总线

44、高精度数据采集器的研制,对高精度A/D采集系统以及利用CAN总线通讯进行了研究,该研究工作有助于提高数据采集模块的采集精度,并且使数据模块具有了远程通讯的功能,从而使得数据采集模块具有了更优良的性能,可以应用于更多的领域.该文首先对数据采集系统的组成进行了分析,为了保证该数据采集模块达到要求的分辨力,研究人员对各种可能的干扰来源进行分析后,对数据采集部分进行了抗干扰处理.对从传感器传来的信号,在前向通道进行电路设计,采取抗干扰措施,使A/D的输入信号中混有的干扰噪声得以滤除;为了达到要求的分辨力,我们对A/D器件的工作原理进行了分析,选择了基于原理的ADS1252的A/D转换器件,它具有卓越的

45、性能,从原理上减小了A/D转换过程中可能产生的噪声干扰,进一步保证了该数据采集器件能达到预期的要求.其次,该论文通过对CAN总线协议的研究,基于CAN总线的通信原理,进行了CAN总线上的多点通信的系统设计.最后,对整个系统进行了调试,测试结果表明,系统全面满足了设计指标的要求,达到了21位的分辨力和完成了远程通信的任务.9.期刊论文 王才善.魏文军.范多旺.魏宗寿 利用双CAN总线进行数据采集的多任务程序设计-计算机时代2009,(3)分析了CAN总线双通道教据采集的基本要求,提出了多任务机制实现数据采集的基本思路.利用生产者-消费者进程同步机制设计实现了该软件,并对软件的实时性进行了测试.1

46、0.学位论文 颜志毅 基于CAN总线的高压共轨发动机数据采集及显示系统的研究 2007 CAN控制局域网因其卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计受到工业界的广泛重视，并被认为是最有前途的现场总线之一。当前工科院校机电一体化的实验仪器装置面临淘汰，实验教学内容迫切需要更新，因此开发以CAN总线技术为基础的实验设备是一项十分有意义的工作。本文详细介绍了基于CAN总线的高压共轨发动机数据采集及显示系统的研究和开发的整个过程。首先介绍了CAN总线的基本理论、协议的技术规范，介绍了P8XC591系列目前用于CAN总线开发的单片机芯片资料。然后在此基础上建立了基于CAN总线的数据采集及显示系统。对总体设计、各节点软硬件设计及实验内容作了深入浅出的阐述，给出了具体的电路原理图、软件流程图和部分程序代码。其中重点讨论了以P87C591单片机、82C250收发器为核心的节点设计内容，该节点可以从发动机采集数据，其通信单元可实现CAN总线报文的接收和发送。最后在VB环境下开发了图形显示及控制软件。本文链接：http:/