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第 8 期
2010 年 8 月
工 矿 自 动 化
Industry and M ine A utomatio n
No 8
Aug 2010
文章编号 1671 251X201008 0110 04
基于 CAN 总线的煤矿井下通信节点的设计
袁小平 邓恒淹 岳 敏
中国矿业大学信电学院 江苏 徐州221008
摘要提出了一种基于 CAN 总线的煤矿井下通信节点的设计方案 分析了在煤矿井下利用 CAN 总线
建立节点的设计思想 详细介绍了 CAN 总线节点的硬件和软件设计 并以 3 个 CAN 总线节点相互通信为
例 给出了相关程序的设计 实验调试结果表明 该方案合理可行 实现了 3 个节点两两之间的互发互收
关键词 矿井 井下通信 CAN 总线 节点 PIC 单片机
中图分类号 TD655 文献标识码B
收稿日期 2010 04 12
作者简介 袁小平1966 男 江苏仪 征人 教授 博士 中国
计算机学会高级会员 现在中国矿业大学 信电学院 从事教学 和科研
工作 Emailxpyu ank d 163 com
0 引言
由于煤矿井下地质条件的限制 巷道分布复杂
地点分散 数据通信情况复杂 并且煤矿井下大型电
力设备较多 干扰很大因此 煤矿井下的通信要求
比较严格
CAN 总线实现数据通信具有较高的可靠性 实
时性和灵活性 其抗干扰能力强的优势能满足数据
的通信质量和通信要求 因此 笔者设计了一种基
于 CA N 总线的煤矿井下通信节点 通过 CAN 总线
将一些传感器采集的监控数据传输到地面 同时
一些控制数 据也能通过 CA N 总线传送到具体设
备从而实现数据的可靠传输及准确控制
1 总体设计思想
CAN 总线可提供较高的数据传输速率 并且传
输距离最远可以达到 10 km CAN 总线为多主工
作方式 因此 可建立若干节点 每一个节点都可以
灵活地接入 CAN 总线网络 同时该网络中没有主
从节点的区别 任何节点都可发送 接收数据 笔者
利用其中几个节点 通过串口通信或以太网与外网
连接 将 CAN 总线传输的数据送到外网中 然后外
网的 PC 机或服务器再对数据进行处理 从而满足
了数据采集或检测系统的要求 如图 1 所示
CAN 总线协议最大的特点就是废除了传统的
站地址编码 而对通信数据块进行编码 数据块标识
图 1 CAN 总线节点在数据采集或检测系统中的应用
符可由 11 位或 29 位二进制数组成
1
这种按数据
块编码的方式可使不同的节点同时接 收相同的数
据 该特点给在分布式控制系统中实现模块间的数
据和控制信息共享带来了极大方便 也为在 CAN
总线上广播语音提供了方便
另外 CAN 总 线的 信号传输采用短帧结构
每一帧的有效字节数最多为 8 个 可满足通常工业
领域中的控制命令工作状态及测试数据的一般要
求 同时 8 个字节不会占用总线时间过长 从而保证
了通信的实时性 而且受干扰概率也很低
因此 在煤矿井下利用 CAN 总线建立节点 能
够实现数据的可靠传输及准确控制
2 节点硬件设计
2 1 硬件选型
采用微芯公司生产的内部自带 CAN 总线控制
模块的单片机 PIC18F458 建立 CAN 总线通信节
点 优点是其内部集成了 CAN 总线控制模块 只需
在芯片外部加上 CAN 总线驱动电路即可
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