一种基于CAN总线技术的数据采集系统设计

【CAN总线技术详解】 CAN（Controller Area Network）总线技术是一种广泛应用的现场总线，尤其在远程数据采集系统中，其优越的性能使得它在恶劣环境下的通信表现突出。CAN总线的主要特点包括以下几个方面： 1. **高效的数据传输**：CAN总线的通信速度较高，能够达到1Mbps，并且在40米的距离内仍能保持高速，这比传统的RS-232通信标准（通常限制在19.2kbps）快得多。 2. **强大的抗干扰能力**：CAN总线采用了差分信号传输，具有较高的抗干扰能力，适合在恶劣环境中使用，比如海洋环境。 3. **灵活的网络结构**：CAN总线允许网络中的节点数量理论上不受限制，每个节点可以通过数据块编码进行唯一标识，这使得多个节点可以同时接收相同的数据，提高了系统的并行处理能力。 4. **实时性和可靠性**：CAN协议提供了CRC校验和错误处理机制，确保数据在传输过程中的准确性，同时其主从结构和轮询方式可以保证通信的实时性。 5. **简化系统布线**：在远程数据采集系统中，采用CAN总线可以减少连接导线的数量，降低维护成本，这对于需要长距离通信的系统尤其重要。 【系统设计】 该数据采集系统以CAN总线为核心，构建了一个包含岸上接收处理部分和水下测量装置的远程水下数据采集系统。系统主要由传感器、信号处理电路、单片机和CAN总线通信接口组成。 1. **硬件电路设计**：传感器选择了磁场、电场和倾角参数的测量模块。信号经过放大和滤波后，由单片机进行A/D转换。单片机选用的是带内置CAN功能的P87C592，它负责控制A/D转换器（如ADS7805）和多路选择器（如MAX308）。CAN总线收发器（如PC82C250）提供物理层的支持，增强抗干扰能力。 2. **软件设计**：系统软件主要包括单片机程序和主机端的控制及数据处理程序。单片机程序包括节点初始化、报文发送和接收以及错误处理等功能，采用C51语言编写。主机端的PCL-841是CAN通信卡，负责数据的接收和处理，保证数据的完整性和可靠性。 基于CAN总线技术的数据采集系统设计解决了传统通信方式在远程、恶劣环境下的不足，通过优化硬件和软件设计，实现了高效、可靠的数据传输，满足了海洋环境下的测量需求。