基子CAN總線的分布式網架健康狀態監測系統的設計
摘要：針對某網架安全監測的需要設計了分布式健康狀態監測系統，介紹了在分布式系統中利用控制器局域網(CAN)組建分布式通信網絡模塊的方案。詳細闡述了基于CAN總線控制器SJAl000的采集系統設計方案及具體的硬件電路設計，并解決了在軟件設計中容易碰到的問題。關鍵詞：CAN總線 高速采集 A／D轉換 數據傳輸
在某大網架結構的建筑中，由于網架結構的特殊性及其所處地理位置在沿海臺風多發地帶，因此需要設計高速數據采集系統對網架結構的健康狀況進行實時監測，并對數據進行實時分析和評估。由于需要對網架上受力情況進行多點監測，考慮到硬件集中控制擴展能力差且在現場施工有較大的布線困難，因此本系統采用目前廣泛應用的分布式系統設計方案，將各個控制單元分布在現場各采集點上。為了實現分布式系統的監測與控制功能，需要建立良好的通訊方式，以完成系統主機與各智能單元之間的信息交換與通信。根據本數據采集系統的特點，其通信系統應具有良好的可靠性、適應性、可擴展性和簡單的連接方式，并能滿足長距離傳輸的需要。由于此數據采集系統節點數多(100路)、對信號傳輸速度要求高且誤碼率低，利用485總線搭建數據采集系統的傳統方式，其最大控制結點只能有32個，在超過lkm的布線結構中傳輸速度只有lOOkbps，且“數據碰撞”和“死鎖”等問題不易解決，因此采用485總線顯然達不到設計要求。
相對于傳統的485總線來講，控制器局域網CAN(Controller Area Network)作為現場總線的一種，以其分時多主、非破壞性總線仲裁和自動檢錯重發等靈活、可靠的通信技術解決了485總線現場調試困難、開發周期長等問題[1]。尤其在較為艱苦的安裝環境中，其高效的現場調試性能顯得尤為實用。作為一種分散式、數字化、雙向多點、具有高速率高可靠性特點的通信系統，CAN可以構建靈活的多主通訊機制，也可以建立主從式結構，而且這兩種方式下的硬件物理聯接完全相同。其自動進行數據編碼、CRC冗余校驗、出錯自動重發的功能保證了數據的準確率，某一節點嚴重出錯時能自動脫離總線保證了系統的穩定性，且其具有極強的帶負載能力，可驅動多達110個節點，可滿足本系統高速、精確、多負載的要求。
1 采集卡硬件電路的設計
1．1 CAN總線分布式系統結構設計
系統結構如圖1所示。本系統由上位監控PC機、CAN總線適配卡和控制單元三部分組成。上位監控PCs機采用IBM-PC兼容機，主要負責對系統數據的接收與管理、控制命令的發送以及各控制單元動態參數和設備狀態的實時顯示；CAN總線適配卡可以使PC機方便地連接到CAN總線上；控制單元以單片機為核心，主要負責對現場的環境參數和設備狀態進行監測，對采集來的數據進行打包處理并將處理過的數字信號通過CAN通信控制器SJA1000送入CAN總線。
1．2 控制單元模塊設計及關鍵問題的解決
控制單元的主要功能是將現場采
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