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基于CAN总线的温度控制系统

前言

CAN(ControllerAreaNetwork)总线又称控制器局域网是Bosch公司,在现代汽

车技术中领先推出的一种多主机局部网由于其卓越的性能极高的可靠性独特灵活的设

计和低廉的价格现,已广泛应用于工业现场控制智能大厦小区安防交通工具医疗仪器环

境监控等众多领域CAN,已被公认为几种最有前途的现场总线之一CAN。总线规范已被

ISO国际标准组织制订为国际标准，CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连

参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层。用户可在其基础上开发适合系统

实际需要的应用层通信协议，但由于CAN总线极高的可靠性从而使应用层通信协议得以

大大简化。CAN总线的物理层是将ECU连接至总线的驱动电路。ECU的总数将受限

于总线上的电气负荷。物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主

要是连接介质、线路电气特性、数据的编码／解码、位定时和同步的实施标准。

控制器局域网CAN是目前为止被批准为国际标准的少数现场总线之一。CAN网络可

以采用多主方式工作。它采用非破坏性的总线仲裁技术,其控制和信号传输采用短帧结

构,因而具有低耦合性和较强的抗干扰能力。它的传输介质可以是双绞线、同轴光纤或

电缆,选择十分灵活;每帧信息都有CRC校验及其它检错措施,因此数据出错率极低,可靠

性较高;当其传输的信息出错严重时,节点可以自动断开与总线的联系,以使其总线上其

它的操作不受影响。

虽然目前USB、PCI等总线技术得到了快速发展,但是在大量应用的测试微机及工

控机中,用的最多的还是ISA总线。ISA总线具有16位数据宽度,其最高工作频率为8MHz,

数据传输速率可达到16MB／s,地址总线有24条,可寻址16MB的地址单元,其总线信号分

为5类,分别为数据线、控制线、地址线、电源线和时钟线。

控制器局域网CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的

串行通信网络。是德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串

行通信总线。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视，

被广泛应用于诸多领域。由于CAN总线具有很高的实时性能和应用范围，从位速

率最高可达1Mbps的高速网络到低成本多线路的50Kbps网络都可以任意搭配。因

此，CAN总线己经在工业控制、汽车业、航空业、安全防护等领域中得到了广泛应

用。

现场总线是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络，是用作现场控制系统的、

直接与所有受控节点串行相连的通信网络。受控设备和网络所处的环境可能很特殊，对

信号的干扰往往是多方面的，这就要求控制必须是实时性很强。

CAN控制器SJA1000的地址数据总线是分时复用的,它通过ALE信号的下降沿可锁存

总线上的地址信号;ISA总线上的数据总线和地址是单独提供的,其不能直接和SJA1000

的地址数据总线相连。此设计利用地址译码电路来对地址信号线进行译码,从而为CAN

适配卡分配出一定的端口地址。然后利用74HC373芯片的数据锁存功能锁存第一次I／O

操作中通过ISA数据总线传送的数据信号,以便作为访问CAN控制器SJA1000中寄存器

的地址信号,最后在第二次I／O操作中完成对SJA1000中相应地址寄存器的读写操作。

其它现场总线较差，这也是目前CAN总线在众多领域被广泛采用的原因。节点是网

络上信息的接CAN总线与其它几种现场总线比较而言是最容易实现价格最为低廉的的一

种，但其性能并不比收和发送站，由微处理器和可编程的CAN控制芯片组成的就是所谓

智能节点。它们有两者合二为一的如芯片P8XC592，也有如此文介绍的独立的通信控制

芯片与单片机接口。其后者的优点是比较灵活。

DALLAS的最新单线数字温度传感器DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济，

DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持一线总线接口

的温度传感器。一线总线独特且经济的特点，用户可轻松地组建传感器网络，为测量系

统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器与DS1820

一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10°C～

+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C。现场温度是直接以一

线总线的数字方