（武汉理工大学自动化学院控制工程湖北省武汉市430070）
摘要：目前，现场总线近乎已覆盖各个工业领域，因现场总线顺应了控制系统朝分散化与网络化发展的趋势，一经生产，随即变成工业自动化的主要议题。传统的仪表通常独立使用，而在检测系统中并未形成系统，但随着总线科技的不断发展，节点智能化和工业仪现代化已成为必然选择。
关键词：CAN总线；智能仪器；研究运用
智能仪器为自动化测量工作的基本组成部分之一，近几年，智能仪器开始朝着数字化和高端化方向前进，传统有线手段在实际应用中表现出了一定的不适性。但现场总线是配置于现场的设备与自动控制设备内部的多点通信的一种数据总线，本文将重点剖析CAN总线。
一、CAN总线简介
现阶段，包含不同类型的现场总线，其中以CAN总线和FF总线为主，FF总线一般应用在制造业自动化、逻辑控制与高级控制等场合。CAN为串行通信网络，负责分布式控制，它和别的总线相比主要具有下述特点：
其一，工作方式，能够选取多主竞争总线结构，也可选择单主工作，具体是CAN总线中的每一个节点在各个时刻主动朝网络剩余节点传送信息，不存在主次之分，支撑点对点与点对多点方式来传输信息；
其二，数据帧。选择短帧结构，对应长度最长可达到8个字节；
其三，协议，面向数据进行编码处理，各节点具备11位标识符，该标识符关乎着总线冲突过程节点优先级的实际高低水平；
其四，通信介质。既能是双绞线和同轴电缆，也可依照现场需求选择适宜的通信介质，一般双绞线借助价格优势成为了通信介质中的第一选择。
二、硬件电路设计
智能仪器为内部存在微型计算机的一种电子仪器，它能够面向数据实施存储和运算等处理，智能作用显著，本系统应用的智能仪器都包含微型计算机，且智能仪器的内部的数据传送选择CAN总线，具体框架见图-1，该系统主要包含主节点、节点和CAN总线这三部分。
在图1中，单片机在MAX232芯片的作用下完成了电平转换，能够和PC串口相连接，通过PC机实现现场数据打印和呈现等功能。
经由单片机拓展能够实现人机对话，具体是LED显示输出和以及键盘输入等基本功能。
（一）芯片特点
1.CAN控制器SJA1000
CAN通信协议一般利用CAN控制器来实现，该控制器主要存在两部分，其一，完成和微处理器电路之间的有效连接；其二，达到总线协议部分，而SJA1000也是CAN控制器，但却具有独立性，主要应用在汽车与一般工业环节内部的CAN。
SJA1000能够支撑两种类型的微处理器，具体是80C51与68XX，接口电路较为简洁，微处理器按照访问外部存储器这一形式来实现SJA1000访问，由此可知，在具体的设计过程，SJA1000自身片选信号地址需和其他外设地址不存在逻辑冲突，在该系统内，SJA1000主要和AT89S52内部的P2.7管脚相连接，所用地址区间是8000H到FFFFH。
SJA1000存在两种工作方式，分别是BasicCAN与PeliCAN这两种，在系统上电时一般默认前者，但具体的工作形式主要取决于时钟分频寄存器内部的CAN方式位。另外，SJA1000寄存器主要包含控制段与信息缓冲区这两个区域，SJA1000初始化过程配置的各项参数等保留在控制段，而信息缓冲区又可划分成接受缓冲区以及发送缓冲区。
2.收发器PCA82C250
PCA82C250为CAN总线控制器和物理传输路内部的接口，能够用近乎1Mbit/s的位速度面向差动电压电缆进行数据传输，其工作模式主要有三种，具体如下：斜率模式，待应用非屏蔽总线电缆能够选择这一模式，对应的输出转换速率能够抑制电磁辐射；高速工作模式，支撑极限总线速度；准备模式，当要求把功耗减小到最低程度时应用这一模式。在实践活动中，应依照RS控制引脚选择相应的模式。
PCA82C250的主要应用是和CAN总线控制器协调配合实现数据传输，具体是CAN内部的Tx或者Rx和收发器相连，而收发器经由差动发送或者接受功能终端和CAN总线电缆来连接。
（二）硬件电路连接
接口电路具体包含下述四部分：微控制器AT89S52，负责SJA1000初始化操作，涵盖规划设置滤波器和输出控制等；高速光耦6N317，为提高CAN总线节点的整体抗干扰能力，要求在总线控制器和总线发送器内部装设光耦器件，该构件不仅可保证电路的正常运行，而且还会在信号传输中表现出延迟性。因此，对于不同的通信速度，面向光耦所提出的标准也不同，若传输速度大于500KB/s，那么需选择延迟时间不超过40ns的光耦，例如，HCPL-7101，待传输速度不大于500kb/s时，通常选择6N317；控制器SJA1000，一般是负责数据接收与发送。CPU面向SJA1000进行的访问通过外部寄存器来访问自身的寄存器，能够开展读写操作，且SJA1000内部的INT引脚和AT89S52内部的INT0互联，CPU除能够通过查询的手段访问SJA1000，也能够利用中断的手段访问SJA1000。其复位信号为低电平有效，MODE和VCC相连，RX1接电压大约为0.5Vcc，这符合CAN协议规定的逻辑电平；收发器PCA82C250，该收发器主要为CAN总线控制器和物理传输线路内部的接口，其和双绞线相连，再连接于5欧电阻，具有限流保护的功效。
结语
现场总线在各个工业领域均有所应用，并与工业控制系统现代化和网络化发展目标相符，它的出现让自动化仪表全面探究依托现场总线技术形成的主控系统装置和智能化仪表等变成了主流，在未来，我们应不断探索，逐步优化。
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作者简介：
彭玄（1993-07-01），男，汉，四川省乐山市，在读硕士研究生，研究方向：检测技术与智能仪器