基于CAN总线的分布式监控系统设计

　　引 言

　　CAN总线是一种多主机控制标准，具有物理层和数据链路层的协议、多主节点、无损仲裁、高可靠性及扩充性能好等特点;能有效支持分布式控制系统的串行通信网络。一方面，其通信方式灵活，可实现多主方式工作，还可实现点对点、点对多点等多种数据的收发;另一方面，能在相对较大的距离间进行较高位速率的数据通信。本系统是由上位机对多个并列的承压锅炉监控单元进行控制管理，各监控单元之间要进行快速的数据传输。CAN总线能很好地满足该系统的要求。

　　1 系统总体结构

　　如图1所示，系统由上位监控机、CAN节点0与其他CAN节点组成。其中，上位监控机为PC机，各CAN节点的微控制器为STC89LE54RD+。STC89LE54RD+外接CAN控制器SJA1000，外部设备主要为一线式数字温度计DS1822与压力传感器。

　　上位监控机(PC机)采用IBM-PC兼容机，主要负责对系统各节点监控数据的接收与管理、控制命令的发送以及各控制单元动态参数和设备状态的实时显示。

　　CAN节点0是一个至关重要的节点，主要有两个功能：一是作为上位机(PC机)与CAN总线的接口，完成CAN总线数据与RS-232接口的数据转换，对智能节点传送过来的数据信息进行缓存，对告警信号进行告警以通知维护人员进行处理;二是负责协调上位机与各个CAN节点的通信，以确保各个节点的监控数据能够快速、准确地传给上位机。

　　监控CAN节点为智能型的监控模块，以单片机为核心，主要负责对现场的环境参数和设备状态进行监测，对采集来的数据进行打包处理并将处理过的数字信号通过CAN通信控制器SJA1000送入CAN总线;对系统中各个承压锅炉的压力与温度进行测量。一般情况下，智能监控节点会把监控数据进行存储，定期上传给上位机，并可接受上位机的轮询。若超出正常工作范围，则告警，同时把数据实时向上位机报告。

　　2 硬件结构的设计

　　如图2所示，监控CAN节点以STC89LE54RD十为微控制器，外围模块包括CAN总线接口模块、温度采集模块、压力采集模块、报警模块等。为充分利用STC89LE54RD+的接口资源，除CAN接口模块外，其余模块均采用串行接口器件。这样就减小了电路体积，降低了电路的硬件成本。

　　STC89LE54RD+是高速、低功耗且兼容Philips公司51MX内核的新一代单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可反复设置，内部集成有MX810专用复位电路;执行指令的速度为标准8051的12倍，支持在系统编程ISP和在应用编程IAP。

　　2.1 CAN总线接口模块