[讨论] 基于CAN总线的数据采集模块设计

1 引言

    众所周知,对于每一个复杂的控制系统都是由各种各样的传感器,变送器等检测设备组成,以便及时地将现场设备的运行状态和被控对象的各种参数反应到控制器或控制计算机,从而实现整个系统的精确控制.我们将这些传感器检测到的现场信号尽快的传送到控制器或上位机进行显示,处理,传输和记录的技术,称之为数据采集技术,他是当今控制领域所研究的一个重要方向.目前,对于数据采集设备也提出了微型化,低功耗,长寿命,高可靠性等要求.同时,为了适应多种任务的需要以及在各个领域中普遍应用,需要研制一种比较灵敏通用的数据采集模块,对不同的采集任务应具有一定的适应性和实时性.随着计算机,通信,集成电路,传感器技术的发展,在控制领域又出现了一种新兴的控制技术,即现场总线（FCS）.现场总线的出现,为数据采集提供了一种新的手段.在总线系统中,总线中的各个单元将分别完成各种不同的任务,系统中的测量,控制任务将大部分下放到现场的智能仪表单元中去.这种智能化仪表设计的概念使得总线系统的数据采集任务可以通过单独的数据采集单元来完成.而基于CAN总线的数据采集模块则是为了适应这样的要求而设计的.CAN总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络,具有可靠性高,成本低,传输距离远,传输速率快等优点,在国际上已经得到了广泛的应用.

    2. 数据采集模块的功能

    由于分布在控制现场的各种传感器,变送器的输出可以是模拟量,也可以是数字量,为了将这些不同形式,不同类型的信号能够被基于CAN总线的控制器或上位机所识别,因此基于CAN总线的数据采集模块所要完成的功能分为两个方面:一方面是将未知的连续的模拟输入信号转换为微计算机能接收的数字信号,即模拟量数据采集,另一方面是将现场数字传感器,变送器等设备所输出的遵循某一协议格式的数字信号或数字量I/O信号转换成符合CAN总线协议的信息,即数字量数据采集.其具体实现功能图如图1所示:
    由图1可知,对于模拟量数据采集部分,多路模拟信号通过模拟输入通道进入A/D转换器的输入端,A/D转换器在微计算机（即CPU）的控制下开始逐个对多路模拟信号进行转换,并将转换的结果读入CPU中,当一轮数据转换完后,判断各路转换结果是否合理,
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