基于CAN总线的温度测量节点设计

　　0 引言

　　CAN是Controller Area Network的缩写，即控制器局部网，通常称为CAN bus(CAN总线)，是一种支持分布式控制的串行通信协议。CAN最初出现在汽车工业中，是20世纪80年代德国Boech公司为汽车的监控、控制系统而设计的，主要是解决汽车中的电子控制装置之间的通信，减少不断增加的信号线。CAN总线的直接通信距离最远可以达到10 km，此时通信速率为5 kbps以下;而通信速率最高可达1 Mbps，此时通信距离长为40 m。同时CAN总线的通信媒介采用双绞线或光纤，选择灵活，其结构较简单，总线接口芯片支持8位、16位的CPU。

　　由于CAN总线采用短帧结构，在标准格式中，短帧的字节数为8个，因此传输时间短，受干扰的概率低，重新发数据帧的时间短，并且每帧信息都有CBC校验及其他检错措施，这样可以保证极低的数据出错率。CAN总线上的节点在错误严重时，可以自动关闭总线的功能，使总线上的其它操作不受到影响。由于CAN总线的数据通信具有卓越的特性及极高的可靠性，因而非常适合工业过程监控设备互连，也是最有前途的现场总线之一。由于CAN总线的特点，使得其广泛地应用于电力、航空航天、治金、交通工具、机器人、医疗设备、环境监控和家用电器等众多领域。本文提出基于CAN总线的温度测量节点的设计。

　　1 系统总体结构设计

　　根据系统的设计要求，其总体设计结构如图1所示。整个系统由主站节点、分布式温度测量节点两部分组成。由于基于CAN总线的温度测量节点是一种分布式、实时的通信系统，可采用主从方式通信，其特点就是系统中任一节点设一为主站节点，其余均为从站节点，主站节点通过CAN总线与各个从站节点进行通信。我们只需设一个主站节点作为主监控器，以点对点方式进行通信，其余的从站均为各个温度测量节点。各个节点都通过CAN总线实现信号数据的连接，各个温度测量节点具有较强的独立性，具有工作可靠性、性能稳定、测量精确、安装调试方便、造价低廉等特点。

　　2 温度测量节点的硬件电路设计

　　CAN总线温度测量节点主要任务是温度采集与CAN通信，其硬件结构框图如图2所示。硬件电路由微处理器STC89C52、总线控制器SJA10 00、总线驱动器PCA82CS0和传感器DS18B20四个部份组成。微处理器负责对SJA1000和DS18B20进行初始化，通过总线控制器SJA1000实现数据的接收和发送等通信任务。

　　2.1 温度传感器DS18B20

　　DS18B20是美国DALLAS公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，该传感器只需一个端口引脚进行通信，就可以实现多点分布的应用，具有低功耗、高性能、抗干扰强等优点。其传感器的特性为：