控制器局域网络总线智能通信节点的设计

1、控制器局域网络总线智能通信节点的设计    【摘 要】目前，集通信技术、计算机技术以及控制技术三项技术于一体的现场总线技术被人类称作自动化领域的局域网。其中，控制器局域网络现场总线凭借着其可靠性高、性能强劲以及设计独特等优势愈来愈广为人知。 【关键词】通信设计；智能节电；控制器局部网络 1、控制器局域网络现场总线的优势 通常来说，在通信速率与通信距离适中、通信内容简洁的应用场合，相较于其他现场总线而言，基于控制器局域网络总线的控制系统往往更具优势。就拿它和如今大量RS-485基于R线构建的控制系统来说吧，其优势较为突出，主要表现在下面几大方面上，即： 依

2、靠控制器局域网络控制器接口芯片82C250的两个输出端控制器局域网络L和控制器局域网络H，控制器局域网络总线能够成功地与物理总线连接起来，但是，控制器局域网络H端的状态仅仅为悬浮状态或者高电平状态，而控制器局域网络L端为悬浮状态或者低电平状态。同时，在错误过多的情况当中，控制器局域网络节点享有自动关闭输出功效，从而让总线上的其他节点的操作不会受到任何影响。但是在RS-485网络当中，一旦系统存在错误，产生多个节点，并将数据发送至总线处，则就会造成总线短路，进而使部分节点受损。由于个别节点有问题，会让总线死锁。 控制器局域网络控制器工作的方式有很多种，网络当中的各节点均可按总线访问优先级别选择无

3、损结构的逐位仲裁的手段竞争并传输数据至总线。同时，控制器局域网络协议还把站地址编码废除了，改用通讯数据加以编码，如此就能让不同的节点在同一时间获取到一致的数据，且极大地增强了控制器局域网络总线所组成的网络各个节点之间的数据通信的实时性。此外，它还易产生冗余结构，提升系统的灵活性与可靠性。但是，若运用RS-485的话，就只可以组成主从式结构系统，仅支持采用主站轮询的手段进行通讯，且系统的可靠性与实时性也差强人意。 控制器局域网络要想具备健全的通信协议，应当依靠控制器局域网络控制芯片以及它的接口芯片以促使系统的开发难度大幅度降低，减少其开发时间，而这些均是电气协议的RS-485所无法比及的。 2、

4、控制器局域网络现场总线智能节点设计方案 该系统主要是依靠适配卡、控制器总线网络、监控计算机以及智能监控节点构成的，下图1为其系统结构。从图中可看出，位于现场的监控节点可针对电机进行智能保护与控制；依靠各大控制节点与控制器总线网之间对计算机进行监控，实施实时通信，进而实现潜水电泵机组的集中监管与分散控制。 监控系统当中的控制节点是依靠控制器收发器、控制器以及外围电路所构成的，而监控计算机可依靠工控机IPC或者普通PC来完成。其中，PC-控制器适配卡包括了ISA总线适配卡、PCI总线适配卡或者RS232串行通信适配器三大类，其主要用于转换监控计算机与控制器总线之间的协议。同时，各个控制节点间以屏蔽

5、双绞线互联组成控制器总线网络，并于总线两端连接120的阻抗匹配电阻，从而增加系统的抗干扰能力、提升系统的稳定性。 通常来说，控制器局域网络的智能节点有两种实现手段，其一，控制器局域网络控制器+微控制器+控制器局域网络收发器；其二，控制器局域网络收发器+集成控制器局域网络控制器的微控制器。凡是与控制器局域网络总线的规范相符的单元均可依靠控制器局域网络接口接入控制器局域网络总线。控制器局域网络总线已获取到Motorola、Intel、Siemens、Philips等公司的大力支持，并供应了大量可实现控制器局域网络总线协议的芯片，便于用户作出抉择。除此之外，控制器局部网络协议全方位地接受人民的监管，

6、以便于控制器局域网络总线的开发设计。控制器局部网络控制器涵盖了Philips公司的SJA1000与82c200以及Intel公司的82527与82526等。另外，还集成了大量控制器局域网络控制器的微控制器，例：Intel公司的196CA/CB以及Philips公司的P8XC592/598等。此类芯片通常均兼容最新的控制器局域网络协议。 方案一：基于DSP芯片的嵌入式控制器控制器局域网络节点来实现。 某公司就控制领域的运用专门设计了TMS320LF28X系列与TMS320LF240X系列的DSP芯片。 此芯片内部既集成了兼容控制器局域网络2.0A/B的控制器局域网络控制器，又集成了多样化显著的控

7、制类单元，故很容易接入基于DSP芯片的嵌入式控制系统设计控制器局域网络总线上的一个控制器局域网络节点，且仅需占用DSP的两根I/O口线，而控制器局域网络的接收端与发送端和I/O是复用的，本次方案把TMS320LF2407当成微控制器，与控制器局域网络发送器PCA82C250共同地对控制器局域网络节点进行设计。其既能够实现总线通信功能，又可实现所有的控制功能。但是，特别需注意的是，2407选取低功耗设计，3.3V供电，而控制器局域网络发送器PCA82C250采用的是5V供电。若能够直接地连接起来，2407绝对不能承受得住；若选用两路光耦6N137，则会发挥出隔离控制器局域网络总线与DSP的效用。

8、 方案二：依靠基于基于51单片机和SJA1000控制器局域网络控制器的控制器局域网络节点来实现。 该方案主要选用SJA1000、AT89C51以及PCA82C250设计控制器局域网络节点三种，其中SJA1000控制器局域网络控制器与单片机均需时钟信号，此处采用24MHz的晶振，而51单片机的时钟则选用SJA1000的CLKOUT输出。其中，SJA1000的时钟由于此与未来总线波特率的设置存在直接的关系，若晶振太小，控制器局域网络节点就不可能在高速模式下运行，故SJA1000的时钟非常重要。 方案比较：因DSP的数字信号处理能力极强，故在处理大信息量的场所往往会采用基于DSP芯片设计的控制器局域网络节点。而在工控系统当中，需处理的数据较少，因此在此类只需简单控制的场所经常会选用单片机开发控制器局域网络节点以减少成本造价。除此之外，运用独立的控制器局域网络控制器SJA1000，他们可按相应的需求自大量种别的单片机当中挑选出最理想的系统设计方案。 结合实际状况，本次应当采取方案一，按硬件电路的可移植性与协议的通用型，便捷的移植至别的应用环境当中，具备很大的实际运用价值与意义。而82C25器件提供的对于控制器局域网络控制器的差动接受能力以及对于总线的差动发送能力，和标准完全兼容。 3、结语 由于人民生活水准的不断提升以及最近几年来信息产业与计算机