基于CAN总线的数据采集处理系统的设计

论文摘要

随着通讯技术、计算机技术和控制技术的发展,现场总线技术随之产生。现场总线技术的产生,推动了测控领域的网络化进程,也带动了仪器仪表的网络化发展。控制器局域网CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴,CAN总线作为一种新兴的总线技术,其具有高性能、高可靠性的特点,是一种有效的支持集散控制系统和实时控制的多主串行总线。CAN总线以其基础构成的分布式网络方便、低成本实现了工程实际要求,已经逐渐成为了当今自动化领域发展的热点之一本文对现场总线技术进行研究,讨论了其应用产生的原因,论述了现场总线的特点与优势所在,并叙述了光电检测技术特点及发展趋势。而后,针对本文所选用的现场总线—CAN总线进行了研究讨论,论述了CAN总线的工作原理并针对CAN总线的性能特点详细分析了其分层结构、协议和数据帧结构。针对光电检测领域的发展趋势,本文设计了一种基于CAN总线的数据采集系统,以CAN总线作为通信总线,采用了以DSP芯片TMS320F2812为主控制器,外接A／D转换芯片AD977A进行数据采集转换,并通过CAN总线将数据传输至工控机。软件采用TI公司开发的CCS作为开发环境,软件设计采用模块化设计方法完成了各个子模块的设计,通过对主程序的仔细分析与设计,实现了各个任务的合理调度,达到了系统的设计要求。嵌入式工控机显示界面采用MCGS组态软件编写,用以实现数据的处理和显示。该系统通用性好、可靠性高、传输速率快、操作方便,具有较好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 什么是现场总线
• 1.2 现场总线的产生与发展
• 1.2.1 现场总线的产生背景
• 1.2.2 现场总线的发展过程
• 1.3 现场总线的特点与优点
• 1.3.1 现场总线的特点
• 1.3.2 现场总线的优点
• 1.4 光电检测领域
• 1.4.1 光电检测的特点
• 1.4.2 光电检测技术的发展趋势
• 1.5 本文的主要研究内容
• 2 CAN总线技术
• 2.1 CAN总线介绍
• 2.2 CAN总线的基本工作原理
• 2.3 CAN总线的特点
• 2.4 CAN协议分析
• 2.4.1 CAN协议的分层结构
• 2.4.2 报文传输及其帧结构
• 3 系统硬件电路设计
• 3.1 系统硬件设计整体框架
• 3.2 DSP系统及外围电路设计
• 3.2.1 TMS320F2812功能介绍
• 3.2.2 TMS320F2812外围电路设计
• 3.3 电源模块设计
• 3.4 信号放大电路
• 3.5 信号采集电路
• 3.6 CAN总线接口电路
• 4 系统软件设计
• 4.1 数据采集模块软件设计
• 4.2 CAN总线通信软件设计
• 4.2.1 eCAN模块初始化
• 4.2.2 数据的发送和接受
• 4.3 工控机软件设计
• 4.3.1 MCGS组态软件介绍
• 4.3.2 MCGS组态软件设计
• 5 抗干扰措施和系统调试
• 5.1 硬件抗干扰措施
• 5.1.1 电路的抗干扰设计
• 5.1.2 电源部分的抗干扰设计
• 5.1.3 电路板的抗干扰设计
• 5.2 软件抗干扰措施
• 5.3 系统调试问题
• 结论
• 参考文献
• 附录A 原理图及PCB板
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢