摘 要： 提出了一種基于英飛凌微
控制器XC164CS的
CAN總線分布式智能測控節點的設計，給出了系統硬件框圖、軟件流程圖、電路原理圖，所設計節點實現方法簡單，外擴
器件少，結構合理，可靠性高，且節點擴展方便，已用于某工業現場，波特率為10Kbps。關鍵詞：
CAN總線；XC164CS; 英飛凌微
控制器；網絡節點；
CAN通信中圖分類號:TP
在工業現場，如何將采集到的數據及時安全地傳送給數據監控與處理系統是工業
控制系統首要解決的一個實際問題．對于這一實際問題通常采用
現場總線技術，
控制器局域網（
CAN）屬于總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡．
CAN 總線與一般的通信總線相比，它的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性．由于
CAN本身的特點，其應用范圍目前已不再局限于汽車行業，而擴展到了機械工業、紡織機械、農用機械、
機器人、數控機床、醫療器械、家用電器及傳感器等領域發展，
CAN總線已成為工業采集領域中的
現場總線之一。
1
CAN總線系統的組成模式
1.1
CAN總線特點（1）
CAN采用多主方式工作，不分主從。（2）在速率5kpbs以下時，
CAN的直接通信距離zui遠可達10km；在通信距離為 40m 以下時，
CAN的通信速率zui高可達1mbps；
CAN上的節點數主要取決于總線驅動電路，目前可達110個。（3）
CAN總線數據段長度zui多為8個字節，因此可保證很短的傳輸時間，而且實時性強，受干擾的概率低，
CAN的每幀信息都有CRC校驗，具有*的檢錯效果，能夠滿足工業領域中對一個工作點的控制命令或
數據采集的要求。（4）
CAN采用非破壞總線仲裁技術，大大節省了總線沖突仲裁時間。尤其是在網絡負載很重的情況下，也不會出現網絡癱瘓情況。（5）
CAN總線節點在嚴重錯誤的情況下，可自動切斷與總線的，以使總線上的其他操作不受影響。
1.2
CAN總線系統的組成模式
CAN總線技術的
控制系統一般采用總線式網絡拓撲結構，其組成模式如圖１所示．主要由監控站和若干智能測控節點構成，上位監控站選用ＰＣ機，它是整個系統的中心，可實現強大的監控、管理功能。
CAN通信卡通過串口與ＰＣ機通訊，承擔上位機和 ＣＡＮ 節點之間的數據轉發任務。
２ 基于英飛凌的
CAN總線智能測控節點硬件設計
２.1 英飛凌XC164CS的特點
性價比高是
CAN總線智能測控節點設計力求的設計目標，所以在選用作為核心
器件的
控制器時選用片內資源豐富的英飛凌XC164CS，XC164CS具有令人印象深刻的DSP性能和*的中斷處理，加上一種集成的外設集成高性能在片FLASH或 ROM存儲器，這些使得XC164CS成為工業和汽車應用設備的理想選擇。其靈活的智能PWM單元簡化了AC, DC或阻抗馬達的控制。高速、高分辨ADC處理復雜的模擬環境的快速和轉換。網絡化的方案*可以采用的通信接口來解決，如具有自動
網關功能的高速Twin
CAN模塊。
2.2 基于英飛凌的
CAN總線智能測控節點的硬件結構
CAN總線測控節點主要任務為
數據采集、處理與
CAN通信，其硬件結構框圖如2所 示．設計中，上位機通過
CAN總線適配卡可與多個
CAN總線智能數據測控節點進行信息交換．
CAN 總線智能測控節點把采集到的現場信號，經過預處理后，進入MCU處理，由
CAN收發器經由總線與上位機進行
CAN 協議的數據交換，上位機對檢測到的現場信號進一步分析、處理或存儲，完成系統的在線檢測、計算機分析，處理完畢后，將數字量結果重新轉換為相應的模擬量，用于驅動顯示儀表、記錄設備和反饋
控制系統，去執行相應的操作。
３ 基于英飛凌的
CAN總線智能測控節點軟件設計
軟件所實現的功能主要包括：采集數據的誤差校正、標度換算、系統自身的調零、校準，系統的故障檢測、
CAN協議轉換、
CAN通訊等。
①上電初始化：包括A/D初始化，
CAN控制器初始化，定時器初始化，中斷優先級設置等。
②標度換算：每一個數字量都和不同的物理量相對應，標度換算就是把數字量變成物理量的過程，經過換算的物理量是符合上、下位機通信協議的數字量。
③數字調零；數字調零手段主要是為了消除模擬開關、放大電路以及 A/D
轉換器本身的偏差，削弱各種隨時間和溫度變化的漂移的影響 。
④非線性補償：輸入的數字量與對應的物理量呈非線性關系，對輸入的數字量進行線性化處理 ，本設計采用的線性差值法。
⑤數字濾波：數字濾波是通過簡單的計算或者判斷程序，對采樣信號進行平滑處理，分離出有用的信號，消除或減少各種干擾和噪聲。本案將使用程序判斷濾波法、中值濾波法、算術平均濾波法、加權平均濾波法等 。
⑥溫度補償：測試點的環境溫度將直接影響測量，需要對測量結果進行溫度補償，首先要測出測量點的溫度，該溫度信號作為多路采樣開關采集信號的一路送入
單片機。測溫元件的輸出經放大及A／D轉換送到
單片機，
單片機通過并行接口接收溫度數據，并暫存溫度數據。信號采樣結束，
單片機運行溫度誤差補償程序，對輸入信號進行溫度補償
⑦系統自檢：上電初始化后即進行系統自檢，包括CPU自檢，外部存儲單元的自檢等。
⑧故障診斷：故障診斷將采用以下四種方法進行力所能及的故障診斷，有以下四種方法： a．值域判定法b．時域判定法c．功能判定法d．邏輯判定法。
4 結論
基于英飛凌的
CAN總線智能測控節點外圍電路少，成本低，接口豐富，可實現輸入多種信號，一般無需加額外擴展接口即可滿足工業需求。可實現遠距離數據通信，抗*力強，在復雜工業環境下，仍然可以保持正常工作。網絡節點數目zui多可達到128，可以擴大上位機的監控范圍。也可實現對電機的實時控制，做到檢測和控制一體。基于英飛凌的
CAN總線智能測控節點的體積小，可在很多對體積有特殊要求的環境中應用。
