论文摘要
CAN总线以其可靠性高、实时性好、价格低廉、容易实现等优点,被广泛应用于工业控制领域。与传统的控制系统相比,基于CAN总线设计的分布式测控网络系统可以减少系统控制的复杂性,降低成本,并能提高系统的稳定性和柔性。本文通过对CAN总线网络的构成和协议的分析,给出了基于CAN总线测控网络的总体设计方案、系统结构、硬件设计、软件设计,最后通过实验的方法验证了该系统的有效性和实用性,完成的主要工作如下。第一,基于CAN总线技术规范CAN2.0A、CAN2.0B制定了面向应用层的CAN总线网络通信协议CANProtocol,该协议应用标准帧格式,并采用了“命令+参数”的形式。第二,基于数字信号处理器DSP（TMS320F2812）开发了电信号谐波分析节点。设计了该节点的硬件电路,包括CAN总线接口电路、信号调理电路、同步方波变换及锁相环倍频电路等;设计了该节点的软件部分,包括CAN控制器eCAN的初始化、信息发送及中断接收、电参数测量与谐波分析算法等。第三,基于单片机AT89C52和CAN控制器SJA1000开发了高精度宽范围频率测量节点。设计了该节点的硬件电路,包括CAN总线接口电路、地址译码和总线缓冲接口电路、I/O输出口寄存器电路、三通道门控电路与8254定时计数器电路等;设计了该节点的软件部分,包括CAN控制器SJA1000的初始化、信息发送及中断接收、高精度频率测量算法等。第四,开发了上位机节点应用软件,包括:基于USB/CAN卡动态链接库,利用Visual C++开发的上位机通信管理软件;基于OPC Client开发包,利用Visual C++和组态王共同开发的上位机监控软件。实现了CAN网络中各节点之间的通信,以及上位机节点的数据报表和网络发布等功能。第五,利用自开发的谐波分析节点、频率测量节点及上位机节点应用软件,构建了基于CAN总线的分布式测控网络系统。采用自定义应用层协议CANProtocol,实现了上位机节点与下位机节点之间的数据通信。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题研究目的和意义1.2 现场总线概述1.2.1 现场总线的技术特点1.2.2 现场总线的发展现状1.2.3 现场总线控制系统1.3 CAN总线技术研究1.3.1 CAN总线主要特点及分层结构1.3.2 CAN总线工作原理及可靠性1.3.3 CAN总线测控网络系统构架1.4 课题设计方案及论文研究内容1.4.1 本课题设计方案1.4.2 本论文主要研究内容第二章 CAN总线测控网络通信协议设计2.1 CAN协议2.0A2.2 CAN协议2.0B2.2.1 CAN2.0B标准帧信息格式2.2.2 CAN2.0B扩展帧信息格式2.3 用户应用层协议设计Protocol协议应用示例'>2.4 CANProtocol协议应用示例第三章 谐波分析节点设计3.1 谐波分析节点设计方案3.2 谐波分析节点硬件设计3.2.1 数据采集单元设计3.2.1.1 信号调理电路设计3.2.1.2 同步方波变换及锁相环倍频电路设计3.2.2 eCAN通信单元设计3.3 谐波分析节点软件设计3.3.1 eCAN的初始化3.3.2 eCAN的信息发送3.3.3 eCAN的信息接收3.3.4 电参数测量与谐波分析算法研究3.3.4.1 算法原理3.3.4.2 算法实现及验证第四章 频率测量节点设计4.1 频率测量节点设计方案4.2 频率测量节点硬件设计4.2.1 频率测量接口电路设计4.2.2 CAN总线接口电路设计4.3 频率测量节点软件设计4.3.1 SJA1000的初始化4.3.2 SJA1000的信息发送4.3.3 SJA1000的信息接收4.3.4 频率测量算法研究4.3.4.1 算法原理4.3.4.2 算法实现第五章 上位机节点设计5.1 USB/CAN转换器5.1.1 USB/CAN卡特性5.1.2 USB/CAN卡函数库5.2 上位机节点软件设计5.2.1 上位机通信管理软件设计5.2.2 上位机监控软件设计5.2.2.1 OPC技术5.2.2.2 OPC Client开发包5.2.2.3 OPC数据交互程序实现第六章 基于CAN总线测控网络的实验验证6.1 实验系统硬件结构6.2 实验系统软件结构6.3 实验结果6.4 系统的局域网监控6.4.1 组态王网络发布6.4.2 远程主机监控第七章 总结与展望7.1 总结7.2 展望参考文献攻读硕士学位期间的研究成果致谢
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