液压监测系统的CAN通讯模块软硬件设计文献综述

 2021-09-27 12:09

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文献综述

一背景

随着煤矿工业现代化程度的提高,煤矿井下监控系统的应用是保证煤矿安全生产的必不可少的措施。由于井下环境非常恶略,监控点分散,检测种类多,测量数量大,通讯距离远,并且对实时性和可靠性要求极高,一般通讯方案无法解决。而CAN总线是近年来发展很快,并且得到广泛应用的一种现场总线,凭借其极高的灵活性、可靠性、可扩展性等优点被广泛应用于控制系统的实时监测采集和反馈执行机构之间的数据通讯中。

CAN总线是控制器局域网(ControllerAreaNetwork)总线的简称,是德国Bosch公司在1986年为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯总线,是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络[1]。已成为ISO国际标准ISO11898。CAN总线可广泛应用于离散控制领域中的过程监测和控制,特别是工业自动化的底层监控,以解决控制与测试之间的可靠和实时数据交换。

CAN总线作为一种可靠的计算机网络总线已在许多先进技术上得到应用,将CAN总线应用于智能传感器中,使传感器获得的信号能通过总线实时地、可靠地、高速而准确地进行传输,使得各汽车计算机控制单元能够通过CAN总线共享所有信息和资源,达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统的目的[2]。同时,由于整个智能传感器网络采用全数字化的通信,因此,总线也具有很好的抗干扰能力,是未来智能化传感器和智能化控制网络的发展趋势。

二CAN总线发展现状

目前应用状况及其前景:由于CAN总线为越来越多不同领域采用和推广,导致要求不同应用领域通信报文的标准化。CAN总线开发系统廉价,OEM用户容易操作,许多国际上大的半导体厂商也积极开发出支持CAN总线的专用芯片,其中有智能CAN芯片,也有非智能CAN控制器、收发器。Motorola公司生产了MC68HC05X4是在68HC05微控制器上加入了CAN模块,也称为MCAN。Philips公司生产了P8XC592微控制器上集成了CAN控制器取代了原来的I2C串行口。Philips还生产82C200独立CAN控制器、82C150即CAN串行链接I/O(SLIO)器件、82C250CAN收发器、P8XC598带有集成CAN接口的电磁兼容微控制器。INTEL公司生产了82527独立CAN控制器,它可通过并行总线与各种微控制器连结,也可通过串口与无并行总线控制器如M68HC05连接。由于CAN总线的高速通信速率、高可靠性、连接方便、多主站、通讯协议简单和高性价比等突出优点,深得许多工业应用部门的青睐,其应用由最初的汽车工业迅速发展至数控机床、农业机械、铁路运输、粮情检测、过程测控等各个方面。CAN在国外的发展迅速,奔驰S型轿车采用的就是CAN总线系统;美国商用车辆制造商们也将注意力转向CAN总线;美国一些企业已将CAN作为内部总线应用在生产线和机床上。

三STM32芯片介绍

STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列:STM32F103增强型系列和STM32F101基本型系列。增强型系列时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为36MHz,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能,是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存,不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合[3]。时钟频率72MHz时,从闪存执行代码,STM32功耗36mA,是32位市场上功耗最低的产品。STM32主要所具有的性能特点如下:

(1)内核:ARM32位Cortex-M3CPU,最高工作频率72MHz,1.25MIPS/MHz。单周期乘法和硬件除法。

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