现场总线的时间信息共享技术

### 现场总线的时间信息共享技术 #### 一、引言 随着现代工业自动化水平的不断提高，现场总线技术作为一种重要的数据通信技术，在工业自动化领域的应用日益广泛。其中，时间信息共享技术是保障系统间同步工作的关键技术之一。本文将深入探讨基于CAN总线的时间信息共享技术，介绍其原理、设计思路及相关应用。 #### 二、CAN现场总线概述 **1. CAN总线简介** CAN（Controller Area Network）总线最初被开发用于汽车行业的实时控制系统，后来因其优异的性能而被广泛应用于各种领域。CAN总线是一种两线制多主对等总线型拓扑网络，支持分布式实时控制，适用于高安全级别的应用环境。 **2. CAN总线的技术特点** - **逻辑表示方式**：CAN总线使用显性和隐性两种逻辑值表示0和1，当显性和隐性信号同时出现时，总线显示为显性状态。 - **协议层次划分**：根据ISO/OSI参考模型，CAN协议被划分为物理层和数据链路层，后者又进一步分为逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。 - **报文类型**：CAN总线支持四种类型的报文传输：数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。其中，数据帧和远程帧可以采用标准帧和扩展帧两种格式。 **3. 报文结构** 以数据帧为例，一个完整的数据帧由以下七个部分组成： - **帧起始**：标志报文开始。 - **仲裁域**：包含标识符，用于确定报文优先级。 - **控制域**：定义报文长度和其他控制信息。 - **数据域**：包含实际传输的数据。 - **CRC域**：用于错误检测。 - **应答域**：确认报文接收情况。 - **帧结尾**：标志报文结束。 #### 三、智能节点接口技术 **1. 智能节点定义** 智能节点通常指具有微处理器的节点，具备可靠性、兼容性及强大的信息处理能力。 **2. 硬件设计** - **典型结构**：由MCU、CAN控制器和CAN驱动器组成。部分MCU集成了CAN模块，如PIC18F458等，使得设计更为简洁。 - **PC机上的节点设计**：通常采用CAN适配卡，由ISA接口、双口RAM、嵌入式微处理器、CAN控制器和CAN驱动器等部件组成。 **3. 软件设计** 智能节点的软件设计主要包括： - **初始化**：配置CAN节点的工作模式和参数。 - **报文发送与接收**：控制数据的发送与接收过程。 - **错误处理**：包括CAN总线错误处理、总线关闭处理等。 #### 四、时间信息提取单元和编程装置 **1. 时间提取单元** - **功能**：从武器系统火控计算单元中提取射弹飞行时间，并将其发送至CAN总线上。 - **电路结构**：主要包括射弹飞行时间数字量隔离提取电路、射弹飞行时间模拟量隔离提取电路、A/D转换电路、控制信号隔离采集电路、数字接口以及隔离型DC/DC电源模块等。 - **关键组件**：光电隔离电路、ADC0809芯片用于A/D转换、爱立信PKV3211PI电源模块等。 **2. 编程装置** - **功能**：从CAN总线上获取射弹飞行时间数据，进行数据编码，并通过射频模块转换为射频信号发送。 - **电路结构**：由数字接口、微控制器（如AT89S51）、无线射频模块和监控电路等组成。 - **关键组件**：监控电路采用X25045监控微控制器的工作状态，无线射频模块采用原厂提供的标准电路板。 #### 五、结论 基于CAN现场总线的时间信息共享技术对于现代工业自动化和武器系统等领域具有重要意义。通过合理设计和优化智能节点接口技术、时间提取单元以及编程装置等关键组件，可以有效提高系统间的通信效率和数据传输准确性，为后续的数字化转型和智能化升级奠定坚实的基础。