基于CAN总线下光电信息采集传输系统设计的思考

方针　李星

【摘 要】光电信息采集传输，是当代通讯传输技术实践中升级的代表，具有高效率、低损耗、稳定性强等特征，在现代电子信息传输中，发挥着越来越重要的作用。基于此，本文结合CAN总线设计相关理论，着重对CAN总线下光电信息采集传输系统设计要点进行探究，以达到充分发挥技术优势，提升数字通讯传输速率的目的。

【关键词】CAN总线；光电信息；采集传输；系统设计

中图分类号： TP274.2 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）17-0173-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.087

【Abstract】Photoelectric information collection and transmission，is the representative of contemporary communication transmission technology in the practice of upgrading，have the feature such as high efficiency，low loss，strong stability， in the modern electronic information transmission，playing an increasingly important role.Based on this，this article related theory，combined with CAN bus design of CAN always offline photoelectric information collection and transmission system design，to give full play to the technological advantage，improve the purpose of digital communication transmission rate.

【Key words】CAN bus；Photoelectric information；Acquisition and transmission；The system design

0 引言

智能化通信信息傳输体系构建，是促进社会通讯模式逐步进步的引导条件，与智能化城市发展、信息化资源开发等方面有着密切联系。而CAN总线下光电信息采集传输系统，作为深入推进社会信息传输的基础环节，必然会成为社会通信技术模式创新的研究基础，引导着社会信息传输体系升级，由此，准确把握其设计要点，在当代通信体系优化中发挥着基础作用。

1 总体设计思路

1.1 节点控制设计

CAN智能控制节点具有对网络系统数据采集、控制及保证通讯正常的功能，其在运用过程中能够与计算机及其它节点之间形成相应的传导连接，这可以保证计算机与其它系统节点之间具备传送各种参数的能力，同时还能保证其可以及时接收来自计算机系统的数据命令。在对系统节点设计的过程中，需要以AT89C51单片机为其核心，基于FPGA来确保该节点的许多接口电路都能得到有效控制，例如：系统节点中的A/D转换器、D/A转换器、操作键盘、显示器和单片机的接口电路都是利用 FPGA 来完成控制的。该设计方法可以在很大程度上降低系统中，对节点芯片的使用种类和使用数量。这可以达到缩小节点体积，降低节点功耗的良好效果。同时，节点设计中还可以利用FPGA 所具备的灵活性来完成对系统通讯控制器的设计，这可以充分增加系统的可靠性和整体性。

1.2 总线接口设计

CAN接口电路由CAN通讯控制器、CAN总线收发器82C250两个部件组成，在实际应用的过程中，如图1所示，CAN通讯控制器是利用FPGA构件来实现自身效率提升的。在该系统之中，控制器利用与FPGA构件之间的连接线路，并通过将自身接口的实现信号转换的方式，使控制器自身所具备的TX信号转化为差分信号。这可以确保CAN系统总线可以及时接收到信息，并保证总线在完成信息接收的同时，其也能够将差分信号转变为RX信号，RX信号可以保证控制器顺利的对接收到的信号作出解读。

1.3 物理层设计内容

物理层设计是CAN总线下光电信息采集传输系统设计内容中的基本要素，其包括以下三点：1）系统中与物理指令有关的一些对位系统数据指令；2）可以在系统中全部数据之间形成点与点、端与端之间对应传导的数据系统，其能保证系统故障检查更加便捷；3）保证系统中各接口在不同物质形态之间完成在物理情况的信息连接操作[1]。

2 分类设计内容

2.1 硬件设计

各节点选用8位单片机87C51FA为微处理器，SJA1000作为CAN控制器，并使用了CAN控制器接口芯片PCA82C250，这可以确保通讯距离即便很远也能达成目标，在其影响下，整个系统的抗干扰能力也会得到有效提升。其设计思路如下：

1）开展单片机设计首先需要是确保电路达到复位标准，复位时至系统的两端具备达到初始化水平，为了保证复位电路能够使线路得到充分保护，在两个CAN器件之间通常会利用一种具备高度各功能的6N137来对光电线路进行隔离，这可以保证系统服务设计更加可靠；2）在对CAN显示电路的设计上，与要保证其我处理期间与通讯截止之间连接着具备有120欧姆的电阻设备，在线路输出信号的过程中120欧姆能够保证系统通讯的可靠性得得充分提升，此外，在对CAN系统中的数码管进行设计时，需要保证数码管具备8个字段的引脚，且每个引脚上应采用串联的方式与一个具备200欧姆的电阻连接起来，以此来确保系统能够利用87C51构件完成对AD7501构件、AD1674 构件的有效控制，在此基础上，系统能够充分实现对 8路模拟信号在光电转换后的形成循环采集转换。完成连接之后，AD1674构件还需要依照双极或者单极连接远离进行输入，电位器R2和R3可完成对系统中A/D转换的零位、逐渐增加的高效调节；3）在各节点验收代码的设置上，其寄存码应具备屏蔽不同代码寄存器的能力，其所发送信息也要具备可以被系统所有效识别的能力。为达到这一目的，设计人员可以利用CAN系统中的K7110模块与PC机开展模拟通讯操作[2]。

2.2 通讯协议

为了使CAN系统能够保持正常运行状态，其各部分节点在通讯协议上需要确保达到以下设计标准：1）为了保证CAN系统通讯协议能够符合实际使用要求，设计人员需要根据其实际应用特点来开展设计工作，例如：由于CAN系统在数据通讯上不存在主次区别，设计人员可以利用系统中的任意一个节点来对其余节点（可以是一个也可以是多个）形成数据通讯作用，在此基础上，各节点能够按照自身先后顺序来确保各自信息在发送时可以按照事先设定好的先后顺序来使134μs高级别通讯节点信息可以得到优先发送。而通讯协议的设定则可以保证多个节点之间共同形成通讯联系时，具备高级别的信息可以比低级别信息得到更优先的发送，这样可以使信息之间形成顺序发送方式，确保信息发送形成主次之分，从而避免因一起发送可能导致的系统堵塞问题；2）通常情况下，通讯系统协议设置应确保最远通讯距离达到10公里以上，通讯速率则应控制在5Kbps以内，若通讯距离在40米以内，通讯系统协议设置应控制在1Mbps左右；3）在对CAN系统的通讯协议进行设定是，在其信息传递连接线路材料上可以采用双绞线、同轴电缆等。这可以保证CAN系统在出现需要大数据量短距离通讯、或长距离小数据量工作情况时依然能够保持正常工作状态。在此影响下，其信息传递可以具备足够的即时性，使实际工作中其主要从多主多从，或者不同节点之间形成平等地位的现场中得到使用。

2.3 软件设计

CAN软件设计需要要保证其控制器芯片SJA1000的内部具备寄存器，该寄存器可以使CAN控制器发挥出其真正所具备作用。在实际运行的过程中，芯片 SJA1000 的内部寄存器是存在于微控制器中，并以片外寄存器的方式来发挥其自身作用的。在其影响下，微控制器和 SJA1000 之间在工作状态、命令控制、命令交换方面都是采取相应的复位模式、工作模式来完成对对这些寄存器的读写操作。但在对CAN系统开展初始化设计时，需要保证其内部存储器在各节点上的位、速率达到充分一致，并保证系统在接、发信息上达到同步。因此，CAN系统在软件子程序设计上应当采用如下方式：

1）设计人员应当保证CAN软件信息在内部存储器上的发送子程序上具备足够的实时性，同时还要使其可以很好地适应需要完成的技术性任务要求，为达到这一目的，设计人员首先应当利用一种固定格式来完成预备发送的信息内容。内容编制完成后，应按照SJA1000构件的工作要求安排设定做发送准确，之后在确定数据信息准确性后即可开始发送操作。为了避免在这一过程中出现发送错误，设计人员还应当将整个程序设定为通过外部0中断策略来完成对信息的接收工作，以确保出现发送错误后能够进行重新发送操作，从而避免接收端出现数据溢出问题；2）此外，在对接收程序的设计上，设计人员应当保证整个CAN系统在出现此过程中发生任何问題时都能够做出足够的应对处理，例如：其可以通过线路报警、切断与总线连接的方式来达到合适的功能要求[3]。

3 总结

综上所述，基于CAN总线下光电信息采集传输系统设计的思考，是数字通讯技术实践中创新的理论整合，对未来通信技术开发起到了引导作用。在此基础上，为了充分发挥控制器局域网络优势，需从光电信息采集传输总体设计入手，通过内部节点控制设计、总线接口设计，外部硬件设计、通讯协议、软件设计，实现CAN总线下光电信息采集传输系统科学配置。因此，浅析基于CAN总线下光电信息采集传输系统设计，将为新时期数字体系规划提供借鉴。

【参考文献】

[1]甘旭.基于CAN总线下工程机械自动控制系统设计的分析[J].电子测试，2018（08）：60-61.

[2]成思豪.CAN总线下的数据通讯系统[J].信息与电脑（理论版），2016（22）：115-116.

[3]张石磊.CAN总线下无人机网络系统的设计与实现[J].数字技术与应用，2016（03）：91.