在當今社會(huì )，人們的物質(zhì)生活水平面日益提高，對商品的質(zhì)量要求越來(lái)越高。這樣，商品的存儲環(huán)節的工作變得愈顯重要，這關(guān)系到商品的質(zhì)量保持的時(shí)間長(cháng)短與否。而對存儲最基本的要求就是存儲區內的溫度、濕度要求等?，F在的存儲環(huán)境條件檢測大多是靠機械式儀表來(lái)進(jìn)行，而且是利用人工定時(shí)進(jìn)行記錄數據，結果是數據精度低、不夠實(shí)時(shí)。有一些大型倉庫是采用了電子檢測設備，但也是主要進(jìn)行局部檢測，不能覆蓋整個(gè)倉庫區域。且當檢測位置多、檢測數據類(lèi)型多時(shí)，檢測裝置的安裝和與主機的通信都顯得過(guò)于復雜。這樣，筆者就考慮使用CAN總線(xiàn)技術(shù)，把所有的檢測裝置用一根線(xiàn)連起來(lái)，就避免了每一單個(gè)檢測裝置都單獨與主機相連的繁瑣，降低了成本，同時(shí)也充分利用了主機的資源。而CAN總線(xiàn)技術(shù)也能保證不同類(lèi)型的數據信號在總線(xiàn)上安全的進(jìn)行傳輸。

1  CAN總線(xiàn)簡(jiǎn)介

    CAN總線(xiàn)能在極端惡劣的環(huán)境下運作，具有抗瞬間干擾的能力，其控制器接口有降低射頻干擾的斜率控制；有較強的檢錯能力。CAN節點(diǎn)可在不要求所有節點(diǎn)及其應用層改變任何軟件或硬件的情況下被接于CAN網(wǎng)絡(luò )中。由于采用了許多新技術(shù)及獨特的設計，CAN總線(xiàn)與一般的通信總線(xiàn)相比，它的數據通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。其特點(diǎn)如下：

    ?  CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò )上任意一個(gè)節點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò )上其它節點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。

    ?  在報文標識符上，CAN上的節點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級，可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求。

    ?  CAN采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)。CAN節點(diǎn)只需通過(guò)對報文的標識符濾波即可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數據。

    ?  報文采用短幀結構，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，保證了數據出錯率極低。

    ?  CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。

    ?  CAN通信介質(zhì)可為雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，可通過(guò)標準插接件方便地連接。

    ?  CAN節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線(xiàn)的功能，切斷它與總線(xiàn)的聯(lián)系，以使總線(xiàn)上其它節點(diǎn)的操作不受影響。

2  測控系統總體方案設計

    環(huán)境參數測控系統設計為基于CAN總線(xiàn)的分布式測量控制顯示系統，主要用于倉庫等大型空間內的各種環(huán)境參數的測量、控制與顯示，使環(huán)境參數達到物品存儲的要求。

2.1 系統組成

    環(huán)境參數測控系統包括4個(gè)主要的子系統，系統框圖如圖1所示。

圖1  系統結構框圖

    (1)  計算機子系統。由工業(yè)控制計算機、顯示器和打印機等組成。

    (2)  數據傳輸通信子系統。由裝在上位機上的CAN總線(xiàn)通信適配卡、裝在前端調節執行機構上的通信卡和數據傳輸通信介質(zhì)組成。

    (3)  測量傳感器子系統。由電量傳感器和CCD傳感器組成。

    (4)  調節執行機構控制子系統。由調節執行機構、力傳感器和調節執行機構前端機組成。

2.2  系統工作原理

    環(huán)境參數測控系統利用傳輸信號簡(jiǎn)單、通信速率高、實(shí)時(shí)性強的CAN總線(xiàn)將一臺上位機與一臺前端機和眾多的傳感器連接起來(lái)，完成存儲空間內的環(huán)境參數測量，在經(jīng)過(guò)主機處理后，再把控制信號傳給執行前端機，以控制環(huán)境參數的變化。通信介質(zhì)可采用雙絞線(xiàn)，也可采用75Ω同軸電纜。

    電量傳感器和CCD傳感器主要完成環(huán)境中各參數的測量任務(wù)。它包括CCD攝像機、信號采集板、A/D傳感器、高速緩存等。調節執行機構主要完成對環(huán)境參數的調節作用，也就是根據主機的信號進(jìn)行相應的操作，使各環(huán)境參數保持在預先規定的范圍內。它主要由大功率繼電器、傳感器、電流控制裝置、可調整支架等組成。主機采用高性能工控機，具有高抗擾工業(yè)級電源，硬盤(pán)及機箱防磁、防塵。作為測量控制通信中心，主機主要完成測控系統有關(guān)參數的設置、測試通信的分段標被測參數的整理計算、參數顯示、打印輸出、數據存盤(pán)及控制調節機構進(jìn)行環(huán)境參數的調節動(dòng)作。如此機接入了網(wǎng)絡(luò )，也可實(shí)現與其它計算機的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現數據共享。

3  測控系統主要分系統設計

3.1  數據傳輸通信子系統

    此系統由裝在主機中的CAN總線(xiàn)通信卡，裝在調節執行機構中的通信卡和數據傳輸介質(zhì)組成。在本系統中，方案設計為PCI-CAN控制通信卡，CAN控制器卡集成兩路電氣隔離的CAN通道，使工控機方便地連接到CAN總線(xiàn)上，實(shí)現CAN總線(xiàn)協(xié)議的連接通信。CAN控制器卡整體結構框圖如圖2所示。

圖2  CAN控制器卡整體結構框圖

3.2  調節執行機構控制子系統

    此系統采用單片機構成一個(gè)控制系統。接收來(lái)自主機的控制信號，通過(guò)繼電器來(lái)對機械執行機構進(jìn)行控制，以調節諸如包括溫度、濕度、氣體壓力和氣體百分比容量等參數。此系統框圖如圖3所示。

圖3  機械執行機構框圖

4  系統主要軟件設計

4.1  CAN總線(xiàn)接口的初始化設計

        CAN控制器卡的軟件設計主要分為三部分：CAN初始化、數據發(fā)送及數據接收。系統軟件設計的指導思想是：系統上電后，首先對SJA1000進(jìn)行初始化，配置SJA1000的控制段寄存器內容以設定通信參數（如：模式、位速率、驗收碼、屏蔽碼、字段長(cháng)、總線(xiàn)定時(shí)、波特率、輸出特性等）。初始化完成后，SJA1000按設定值控制CAN總線(xiàn)上的通信。系統是否能正常地工作，初始化程序的設計是個(gè)關(guān)鍵。CAN初始化主要是設置CAN的通信參數，即通過(guò)對CAN控制器段中的寄存器進(jìn)行設置，從而確定CAN控制器的工作方式等。初始化程序的流程圖如圖4所示。

圖4  SJA1000初始化流程圖