CAN总线智能节点设计在矿山救助体系中的应用.pdf

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1、·44·煤矿机电2010年第2期CAN总线智能节点设计在矿山救助体系中的应用牢陈熠，高嵩，曹礼刚，李琳琳，刘志海(成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室，四川成都610059)摘要：用5l系列单片机作为控制器，将串口数据(温度、瓦斯浓度和风机转速等)通过CAN智能节点发送到CAN总线和上位机进行通信，同时能够接收来自上位机发送到CAN总线的控制命令，通过串口传输至通风机控制系统，控制通风机的起、停。通过测试，满足了设计的要求。关键词：煤矿安全；CAN总线；智能节点；单片机中图分类号：TD76；TP393文献标识码：A文章编号

2、：1001—0874(2010)02—0044-04ApplicationoftheCAN—busIntelligentNodeDesignfortoMineRescueSystemCHENYt，GAosong，CAoLi-gang，12Lin—lin．LlUzK—hal(KeyLabofEarthExplorationandInformationTechnologyofMinistryofEducation，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China)Abstr苔．ct：Wi

3、th51一seriesSCM(singlechipmicrocomputer)鹪acontroller，communicatesbysendingtheserialdata(temperature，gasconcentrationdegree，fanrpm，etc．)totheCANbusandthehostcomputerthroughtheintelligentnode，atthesametimereceivesthecontrolcommandsfromthehostcomputertoCANbustocontrolthefa

4、nstart-stopthroughtheserialtransmissiontothefancontrolsystem．nesystemmeetstherequirementsofdesignthroughtesting．Keywords：coalminesafety；CANbus；intelligentnode；SCM(singlechipmicrocomputer)l系统基本结构(1)矿山救助体系基本结构矿山救助体系基本结构如图l所示。其工作基本原理是：232-CAN智能结点模块将温度、瓦斯浓度模块和风机转速模块采集的现场实时

5、数据打包成报文的形式传输至CAN总线，组态网监测系统和CAN一以太网智能结点以查询的方式从CAN总线读取数据。总线通过设置节点的ID标识符可以确定它们的优先级，上位机通过不同的ID来识别读取的是哪一个节点的数据。上位机接收到报文信息后，可以通过软件来实现对现场的实现监测和应急处理，如该设计中可以对现场风机的起、停实施控制。(2)CAN总线CAN总线是一种支持分布式实时控制系统的·四川省教育厅自然科学重点项目(编号：2006ZD040)组态网监测llcAN一以太系统II网智能结点GIS监测系统232一CAN智能结点图1系统基本框架图串

6、行通信局域网。由于其高性能、高可靠性、实时性等优点，已广泛应用于控制系统中的检测和执行机构之间的数据通信。它的技术特征为：1)国际标准的工业级现场总线，传输可靠，实时性高；2)高速的数据传输速率(高达1Mbit／s)；3)非破坏的总线仲裁技术，可多节点同时向总线发数据，总线利用率高；垩1)剧④2010年第2期煤矿机电·45·4)数据采用短帧结构，受干扰率低，数据帧的信息CRC校验及其它错误检测措施；5)可靠的错误处理和检错机制，节点的信息遭到破坏后，可自动重发；6)具有硬件地址滤波功能，可简化软件的协议编制。基于CAN总线的以上特点

7、，它特别适用于系统分布比较分散、实时性要求高、现场环境干扰大的场合。标准CAN总线的标志符长度是11位，而扩展格式CAN的标志符长度可达29位。本设计采用CAN总线标准帧，如表l所示⋯。表lCAN2．0B标准帧格式字节l字节2字节3字节4字节5字节6字节7字节8字节9字节10字节11FFRTRXDLC．3DLc．2DLc．1DLc．0(报文识别码)ID．10—ID．3ID．2一ID．ORTR数据1数据2数据3数据4数据5数据6数据7数据8由表l看出，字节1为帧信息，第7位FF表示帧格式，标准帧FF=O；第6位RTR表示帧的类型，RT

8、R=0表示数据帧，RTR=l表示为远程帧；最后三位为DLC表示在数据帧时实际长度；字节2、字节3为报文识别码，11位有效；字节4～ll为数据帧的实际长度，远程帧时无效。2CAN智能节点接口硬件实现(1)CAN智能节点设计采用单片机做为