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摘 要：CAN总线多应用于现场控制，在微机化测量设备之间实现双向串行节点数字通信的系统。利用CAN总线的控制系统具有如下特点：实现系统的全分散控制；系统具有开放性；现场设备具有智能化和功能自治性；具有互操作与互用性；具有对现场环境的适应性。
关键词：CAN总线；现场控制；设计
0.引言
利用CAN总线技术设计一个较为简单的现场火灾探测系统，来说明CAN总线技术的性能和使用方便等优点，尤其是在信息通讯上的特点。基于CAN总线的现场火灾探测系统采用全总线机制，软件编程，分布式控制方案，使该系统称为集监视、报警、控制于一体的智能控制系统，利用CAN总线技术提高了系统的准确性、可靠性，又为工程设计、施工布线提供了极大的方便。
1.系统网络组成原理
系统中每个接点通过报警主控制器、CAN总线控制器、CAN收发器连接通讯。报警控制器接收信息并完成火灾判断、联动等功能；CAN控制器用于各节点之间的数据传递；CAN收发器增强了控制器的驱动能力，保证了控制器之间的通讯距离。发送数据时，报警控制器把需要传送的数据写入CAN控制器的发送缓冲区，启动发送，数据即通过CAN收发器发送到总线上；接收数据时，CAN控制器通过CAN收发器从总线上接收数据，在处理后存入接收缓冲区，并给出接收中断信号。这时，报警控制器就可以从CAN控制器的接收缓冲区取走数据。它所需要传输的信息包括：火警、故障、联动、恢复、显示、复位、自检、动作等多种命令。本系统采用了一套上主机巡检加下位机抢断的网络协议。
2.CAN总线控制系统的硬件设计
CAN总线是一种多主总线，理论上任何一个节点都可以作为主节点。在本系统中设置于CRT相连的AT89C51和SJA1000上位节点，其他节点为底层节点。与CRT相连的AT89C51为报警控制主机，SJA1000为CAN总线控制器，82C250和CAN总线收发器。CRT通过串口与节点上的CPU通信，CPU再与CAN控制器SJA1000通信，实现信息在CAN总线上的发送与接收。电路主要由4部分构成：主控制器89C51单片机、独立CAN总线控制器SJA1000、CAN总线驱动器82C250和告诉光电耦合器6N137。CAN总线系统只能节点采用89C51作为节点的微处理器，在CAN总线通信接口中采用SJA1000和82C250。芯片SJA1000是独立CAN通信控制器，82C250为高性能CAN总线收发器。
为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000的TXO和RXO并不是直接与82C250的TXD和RXD相连，而是通过高速光耦6N137后与82C250相连，这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。不过，应该特别说明的一点是光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD必须完全隔离，否则采用光耦也就失去了意义。电源的完全隔离可采用小功率电源隔离模块或带多5V隔离输出的开关电源模块实现。这部分虽然增加了节点的复杂，但是却提高了节点的稳定性和安全性。
82C250和CAN总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施。82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5V的电阻与CAN总线相连，电阻可以起到一定的限流作用，保护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30P的小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。另外在两根CAN总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管，当CAN总线有较高的负电压时，通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用。
3. 89C51控制主机介绍
（1）主要特性
AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MSC-51指令系统，片内置通过8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。AT89c51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程序计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
4. SJA1000的简单介绍
SJA1000是一种独立CAN控制器，它是PCA82C200 CAN控制器的替代产品。SJA1000具有BasicCAN和PeliCAN两种工作方式，PeliCAN工作方式支持具有很多新特性的CAN2.0协议。
SJA1000在软件和引脚上都是与它前一款PCA82C200独立CAN控制器兼容的，在此基础上增加了很多新功能。工作方式通过时钟分频寄存器中的CAN方式位来选择。上电复位默认工作方式BasicCAN方式。
5. 82C250的简单说明
SJA1000的一端与单片机相连，另一端与CAN总线相连。但是，为了提高单片机对CAN总线的驱动能力，可以把82C250作为CAN总线控制器和物理总线间的接口，以提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。
6.结束语
CAN总线的控制系统的全分散控制、开放、智能化和功能自治的这些特点，和传统控制系统的体系结构相比，具有节省硬件数量和投资，减少安装费，降低维护开销和用户具有高度的系统集成自主权及提高系统准确性和可靠性等优点。与传统的控制系统相比，CAN总线控制系统在信号标准、通信标准、系统结构和设计方法上均产生了很大的变革。
参考文献：
[1]赵亚军.基于CAN总线的智能照明系统设计与研究[J].武汉科技大学，2012（6）.
[2]刘刚.汽车CAN总线网络控制系统设计与实现[J].电子科技大学，2012（3）.
[3]诸晓强[J].基于CAN总线的车身控制系统的设计与实现[J].上海交通大学，2010（3）.
关键词：CAN总线；现场控制；设计
0.引言
利用CAN总线技术设计一个较为简单的现场火灾探测系统，来说明CAN总线技术的性能和使用方便等优点，尤其是在信息通讯上的特点。基于CAN总线的现场火灾探测系统采用全总线机制，软件编程，分布式控制方案，使该系统称为集监视、报警、控制于一体的智能控制系统，利用CAN总线技术提高了系统的准确性、可靠性，又为工程设计、施工布线提供了极大的方便。
1.系统网络组成原理
系统中每个接点通过报警主控制器、CAN总线控制器、CAN收发器连接通讯。报警控制器接收信息并完成火灾判断、联动等功能；CAN控制器用于各节点之间的数据传递；CAN收发器增强了控制器的驱动能力，保证了控制器之间的通讯距离。发送数据时，报警控制器把需要传送的数据写入CAN控制器的发送缓冲区，启动发送，数据即通过CAN收发器发送到总线上；接收数据时，CAN控制器通过CAN收发器从总线上接收数据，在处理后存入接收缓冲区，并给出接收中断信号。这时，报警控制器就可以从CAN控制器的接收缓冲区取走数据。它所需要传输的信息包括：火警、故障、联动、恢复、显示、复位、自检、动作等多种命令。本系统采用了一套上主机巡检加下位机抢断的网络协议。
2.CAN总线控制系统的硬件设计
CAN总线是一种多主总线，理论上任何一个节点都可以作为主节点。在本系统中设置于CRT相连的AT89C51和SJA1000上位节点，其他节点为底层节点。与CRT相连的AT89C51为报警控制主机，SJA1000为CAN总线控制器，82C250和CAN总线收发器。CRT通过串口与节点上的CPU通信，CPU再与CAN控制器SJA1000通信，实现信息在CAN总线上的发送与接收。电路主要由4部分构成：主控制器89C51单片机、独立CAN总线控制器SJA1000、CAN总线驱动器82C250和告诉光电耦合器6N137。CAN总线系统只能节点采用89C51作为节点的微处理器，在CAN总线通信接口中采用SJA1000和82C250。芯片SJA1000是独立CAN通信控制器，82C250为高性能CAN总线收发器。
为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000的TXO和RXO并不是直接与82C250的TXD和RXD相连，而是通过高速光耦6N137后与82C250相连，这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。不过，应该特别说明的一点是光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD必须完全隔离，否则采用光耦也就失去了意义。电源的完全隔离可采用小功率电源隔离模块或带多5V隔离输出的开关电源模块实现。这部分虽然增加了节点的复杂，但是却提高了节点的稳定性和安全性。
82C250和CAN总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施。82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5V的电阻与CAN总线相连，电阻可以起到一定的限流作用，保护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30P的小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。另外在两根CAN总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管，当CAN总线有较高的负电压时，通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用。
3. 89C51控制主机介绍
（1）主要特性
AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MSC-51指令系统，片内置通过8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。AT89c51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程序计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
4. SJA1000的简单介绍
SJA1000是一种独立CAN控制器，它是PCA82C200 CAN控制器的替代产品。SJA1000具有BasicCAN和PeliCAN两种工作方式，PeliCAN工作方式支持具有很多新特性的CAN2.0协议。
SJA1000在软件和引脚上都是与它前一款PCA82C200独立CAN控制器兼容的，在此基础上增加了很多新功能。工作方式通过时钟分频寄存器中的CAN方式位来选择。上电复位默认工作方式BasicCAN方式。
5. 82C250的简单说明
SJA1000的一端与单片机相连，另一端与CAN总线相连。但是，为了提高单片机对CAN总线的驱动能力，可以把82C250作为CAN总线控制器和物理总线间的接口，以提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。
6.结束语
CAN总线的控制系统的全分散控制、开放、智能化和功能自治的这些特点，和传统控制系统的体系结构相比，具有节省硬件数量和投资，减少安装费，降低维护开销和用户具有高度的系统集成自主权及提高系统准确性和可靠性等优点。与传统的控制系统相比，CAN总线控制系统在信号标准、通信标准、系统结构和设计方法上均产生了很大的变革。
参考文献：
[1]赵亚军.基于CAN总线的智能照明系统设计与研究[J].武汉科技大学，2012（6）.
[2]刘刚.汽车CAN总线网络控制系统设计与实现[J].电子科技大学，2012（3）.
[3]诸晓强[J].基于CAN总线的车身控制系统的设计与实现[J].上海交通大学，2010（3）.