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中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0224-01
现场总线技术作为流程自动化及制造自动化最底层的现场装置或仪表互联的通信网络所必需的技术之一，能够集现场联络与控制系统于一体，其应用的范围十分广泛。现场总线的类型目前已有40余种，其中CAN总线可以做到在线检测，抗干扰能力强，且在访问中不致造成破坏，开发理念比较容易掌握。将现场总线技术运用到汽车检测线的技术升级改造中，可以实现远距离高速通信及方便地从车辆上直接获取故障信息，使标标准化故障诊断和排放检测成为可能， 系统维修方便并具有扩展性。
一、基于现场总线技术的汽车检测线上网络系统开发设计
数据总线是由总线通信控制装置、传输介质、网络拓扑结构和通信协议等组成通信系统，是计算机局域网技术质在控制领域应用。总线产品包括硬件、协议和拓扑，具体指标包括数据速率、节点数、最大间距、消息长度、传输延时、故障恢复时间、传输介质、拓扑结构和网络管理方式等。在进行汽车检测线控制系统总线方案设计和类型选择时，可根据上述指标进行综合考虑。
基于CAN 总线的汽车检测系统总体结构。汽车检测系统总体结构由4个工位机组成。第1工位机主要检测？ 检测设备包括BY- CG-1000 底盘测功机、NHA- 505 废气分析仪、HY114噪声声级计、YD- 1 全自动烟度计及WYH- B 微电脑多功能油耗仪等；第2工位机主要检测设备包括QZL- 2 转向参数测量仪、BY- CH- 1000A全功能侧滑实验台、SPEJ- 1 转向轮转角测量仪及BY- XX-300A悬架装置检测台等；第3工位机主要检测设备包括YZC- 8B 踏板力计、FZ- 10C制动检验台及SDZ 轴重实验台； 第4 工位机主要检测设备包括HFZF2000 发动机综合分析仪、NHD6101前照灯检测仪及HY114喇叭声级计等。本设计方案中CAN总线的检测站计算机网络系统由现场总线网络和数据处理网络组成， 两者通过1台NT服务器进行连接。现场总线网络采用总线型网络拓扑结构， 而数据处理网络采用星型网络拓扑结构。
CAN 总线的汽车检测系统连接方式。在基于CAN 总线的网络检测系统中，测控计算机和每个工位机都通过CAN 卡挂接在CAN 总线上，最多可挂接32个设备。测控计算机用于每个工位机的初始化工作和对通信参数的设定；工位机接受检测仪器仪表的传感器数据、检测车辆到位状态和驱动显示屏， 对下位机进行数据采集和数据初步处理。由于各个工位机上的设备产自不同的生产厂家，没有统一的通信标准， 因此下位机与CAN 之间的连接采用了两种连接方式。对于下位机的通信接口是RS232 接口、RS485 接口、数据打印口等通过总线转换接口CAN卡与CAN 总线并联挂接；对于带有CAN 接口的CAN 模块（如汽车检测仪表）直接与CAN总线并联挂接。
汽车检测线中CAN 控制系统硬件设计。系统的硬件主要是CAN 节点的现场数据采集模块和控制执行模块的电路设计。各模块以80C196KC 单片机作为核心，外围电路主要包括CAN 总线接口，程序存储器AT28C256，数据存储器AT28C6244，电压监控及复位电路、GAL 译码电路、A/D 及D/A 转换电路AD667 以及模块设置单元。以控制执行模块为例介绍系统结构。
汽车检测仪表中带有CAN的CAN控制模块设计？。CAN控制模块作为一种嵌入式控制系统，能够同步进行多项任务，其基本构造包括8位的微处理器89C58、独立CAN通信控制器SJA1000、CAN总线收发器82C250以及各类型接口，用来完成CAN总线的通信协议及其他功能，从功能结构上可分为三大部分。第一，总线接口部分。所有的总线智能化处理模块在这一部分上都没有任何差异，总线收发器和总线控制器属于这部分中的关键装置。第二，单片机与传感器或执行构造的接口部分。各个单元的不同就是由这部分的不同接口控制形成的[3]。第三，将上述两部分组合成一个有机的微控制器，包括外围接口部分，意即模块的构建，可通过不同的模块来实现其不同的功能。微处理器的作用在于准确收集来自传感器中的数据，对SJA1000进行初始化处理，并作用于SJA1000来完成数据的接收、输送等通信要求。
二、CAN系统软件的编制
汽车检测系统软件主要由VC 编程的主控制程序， VB 编程的报表程序， 微处理器程序和CAN 节点通信程序组成。CAN 节点通信程序包括节点初始化， 数据传输及数据接受等功能模块。微控制器和SJA1000 之间状态、控制和命令的交换都是通过复位模式或通过工作模式下对这些寄存器的读写来完成。在初始化CAN内部寄存器时注意要使各节点的通信速率一致。数据接受主要有两种方式：中断和查询接受方式。从提高系统实时性出发，采用中断接受方式，保证接受缓存器不会出现数据溢出现象。？CAN通信协议约定的不同种类的帧格式中有4种能够在SJA？1000 CAN總线控制器下完成运行，分别为数据帧、定义帧、出错帧及超载帧。汽车检测系统中的下位机会将监测检测结果先以数据文件的格式缓存，需要传输时再打包成数据帧，进行以报文为单位的数据传输。定义帧具体包括优先级、单元地址及数据组成。其中，优先级的制定原则需根据不同的情况来确定，当优先级被定为为0x00，则执行系统复位命令；当优先级为0x18，执行的是输出控制命令；当优先级为0x28，执行下位机登记。在系统命令执行中，受1让位于0的内在机制作用，数值会与优先级成反比关系，数值越小，优先级就会越高[4]。因此可知，系统复位命令拥有最高的优先级，在任何情况下只要接收到此命令就会立即中断下位机的数据收集或传送工作，并开始进行复位。下位机的地址信息使用单元地址来表示，其确定方式有两种。一种是利用编码开关，现场即可完成确定；另一种则是依据出厂的设定。在应用CAN卡的条件下，只能选用第一种方式。
三、现场总线控制系统的通讯方式
总线上通讯的权利，包括三种主要类型：主控：高级别的节点控制所有的信号传输、顺序和时间。在主节点要求通讯时，其他节点将不能主动通讯。PROFIBUS-DP 在主从站间采用这种访问方法。令牌方式：一种信息转移方法。每次循环每个节点均有一次机会通讯。PROFIBUS-DP 在主站和主站之间采用这种访问方法。CSMA：一种访问方法，允许每一节点通讯，只要该节点有信息要发布并且没有其他节点占用通讯线。当以真正的CSMA 方式操作时，有可能两个节点同时通讯。有两种方法处理可能存在的冲突：（1）CD：冲突监测。所有的发送器必须同时是接收器。如果两个节点同时开始通讯，那么线路上将发生冲突，都会停止通讯，等待一个任意长的时间，重新进行通讯，以太网采用这种访问方法。（2）BA：逐位仲裁。地址最低的节点，优先级最高，享有继续通讯的权力，而另一个节点则停止通讯。DeviceNet 采用这种访问方法。？通讯线连接各节点的方法有：
线状结构：简单的直线式拓扑结构，PROFIBUSDP与DeviceNet 主要采用该结构。分支结构：总线通常可以有分支，分支可以继续有分支。不同的总线有不同规定，有的总线分支被限制在几厘米之内，有的总线允许有任意的拓扑结构，仅限制通讯线的累计长度。 星型结构：流行于计算机主机结构。主机按照星型结构连接外围设备，如磁带储存器、打印机和终端。目前星型结构有更广泛的意义，有源或无源的多端口分接器均呈现星型结构状，但在内部是一种带多个分支的公用总线，用于小区域范围连接。？
环状结构：通常是理论上的拓扑结构。真正的环状结构中每个节点也是一个中继器。信息进入一个节点，该节点读取信息，并加入新信息发送给下一节点。如具有更先进的协议和附加硬件，当通讯环路中断或一个节点中继器损坏，节点可以重新循环信息。
四、结语
总线技术可以将网络技术的优势运用到汽车检测线上，解决检测线不同工位间、汽车与检测线间互通信息的技术问题，从而实现对汽车的全自动检测、管理。
现场总线技术作为流程自动化及制造自动化最底层的现场装置或仪表互联的通信网络所必需的技术之一，能够集现场联络与控制系统于一体，其应用的范围十分广泛。现场总线的类型目前已有40余种，其中CAN总线可以做到在线检测，抗干扰能力强，且在访问中不致造成破坏，开发理念比较容易掌握。将现场总线技术运用到汽车检测线的技术升级改造中，可以实现远距离高速通信及方便地从车辆上直接获取故障信息，使标标准化故障诊断和排放检测成为可能， 系统维修方便并具有扩展性。
一、基于现场总线技术的汽车检测线上网络系统开发设计
数据总线是由总线通信控制装置、传输介质、网络拓扑结构和通信协议等组成通信系统，是计算机局域网技术质在控制领域应用。总线产品包括硬件、协议和拓扑，具体指标包括数据速率、节点数、最大间距、消息长度、传输延时、故障恢复时间、传输介质、拓扑结构和网络管理方式等。在进行汽车检测线控制系统总线方案设计和类型选择时，可根据上述指标进行综合考虑。
基于CAN 总线的汽车检测系统总体结构。汽车检测系统总体结构由4个工位机组成。第1工位机主要检测？ 检测设备包括BY- CG-1000 底盘测功机、NHA- 505 废气分析仪、HY114噪声声级计、YD- 1 全自动烟度计及WYH- B 微电脑多功能油耗仪等；第2工位机主要检测设备包括QZL- 2 转向参数测量仪、BY- CH- 1000A全功能侧滑实验台、SPEJ- 1 转向轮转角测量仪及BY- XX-300A悬架装置检测台等；第3工位机主要检测设备包括YZC- 8B 踏板力计、FZ- 10C制动检验台及SDZ 轴重实验台； 第4 工位机主要检测设备包括HFZF2000 发动机综合分析仪、NHD6101前照灯检测仪及HY114喇叭声级计等。本设计方案中CAN总线的检测站计算机网络系统由现场总线网络和数据处理网络组成， 两者通过1台NT服务器进行连接。现场总线网络采用总线型网络拓扑结构， 而数据处理网络采用星型网络拓扑结构。
CAN 总线的汽车检测系统连接方式。在基于CAN 总线的网络检测系统中，测控计算机和每个工位机都通过CAN 卡挂接在CAN 总线上，最多可挂接32个设备。测控计算机用于每个工位机的初始化工作和对通信参数的设定；工位机接受检测仪器仪表的传感器数据、检测车辆到位状态和驱动显示屏， 对下位机进行数据采集和数据初步处理。由于各个工位机上的设备产自不同的生产厂家，没有统一的通信标准， 因此下位机与CAN 之间的连接采用了两种连接方式。对于下位机的通信接口是RS232 接口、RS485 接口、数据打印口等通过总线转换接口CAN卡与CAN 总线并联挂接；对于带有CAN 接口的CAN 模块（如汽车检测仪表）直接与CAN总线并联挂接。
汽车检测线中CAN 控制系统硬件设计。系统的硬件主要是CAN 节点的现场数据采集模块和控制执行模块的电路设计。各模块以80C196KC 单片机作为核心，外围电路主要包括CAN 总线接口，程序存储器AT28C256，数据存储器AT28C6244，电压监控及复位电路、GAL 译码电路、A/D 及D/A 转换电路AD667 以及模块设置单元。以控制执行模块为例介绍系统结构。
汽车检测仪表中带有CAN的CAN控制模块设计？。CAN控制模块作为一种嵌入式控制系统，能够同步进行多项任务，其基本构造包括8位的微处理器89C58、独立CAN通信控制器SJA1000、CAN总线收发器82C250以及各类型接口，用来完成CAN总线的通信协议及其他功能，从功能结构上可分为三大部分。第一，总线接口部分。所有的总线智能化处理模块在这一部分上都没有任何差异，总线收发器和总线控制器属于这部分中的关键装置。第二，单片机与传感器或执行构造的接口部分。各个单元的不同就是由这部分的不同接口控制形成的[3]。第三，将上述两部分组合成一个有机的微控制器，包括外围接口部分，意即模块的构建，可通过不同的模块来实现其不同的功能。微处理器的作用在于准确收集来自传感器中的数据，对SJA1000进行初始化处理，并作用于SJA1000来完成数据的接收、输送等通信要求。
二、CAN系统软件的编制
汽车检测系统软件主要由VC 编程的主控制程序， VB 编程的报表程序， 微处理器程序和CAN 节点通信程序组成。CAN 节点通信程序包括节点初始化， 数据传输及数据接受等功能模块。微控制器和SJA1000 之间状态、控制和命令的交换都是通过复位模式或通过工作模式下对这些寄存器的读写来完成。在初始化CAN内部寄存器时注意要使各节点的通信速率一致。数据接受主要有两种方式：中断和查询接受方式。从提高系统实时性出发，采用中断接受方式，保证接受缓存器不会出现数据溢出现象。？CAN通信协议约定的不同种类的帧格式中有4种能够在SJA？1000 CAN總线控制器下完成运行，分别为数据帧、定义帧、出错帧及超载帧。汽车检测系统中的下位机会将监测检测结果先以数据文件的格式缓存，需要传输时再打包成数据帧，进行以报文为单位的数据传输。定义帧具体包括优先级、单元地址及数据组成。其中，优先级的制定原则需根据不同的情况来确定，当优先级被定为为0x00，则执行系统复位命令；当优先级为0x18，执行的是输出控制命令；当优先级为0x28，执行下位机登记。在系统命令执行中，受1让位于0的内在机制作用，数值会与优先级成反比关系，数值越小，优先级就会越高[4]。因此可知，系统复位命令拥有最高的优先级，在任何情况下只要接收到此命令就会立即中断下位机的数据收集或传送工作，并开始进行复位。下位机的地址信息使用单元地址来表示，其确定方式有两种。一种是利用编码开关，现场即可完成确定；另一种则是依据出厂的设定。在应用CAN卡的条件下，只能选用第一种方式。
三、现场总线控制系统的通讯方式
总线上通讯的权利，包括三种主要类型：主控：高级别的节点控制所有的信号传输、顺序和时间。在主节点要求通讯时，其他节点将不能主动通讯。PROFIBUS-DP 在主从站间采用这种访问方法。令牌方式：一种信息转移方法。每次循环每个节点均有一次机会通讯。PROFIBUS-DP 在主站和主站之间采用这种访问方法。CSMA：一种访问方法，允许每一节点通讯，只要该节点有信息要发布并且没有其他节点占用通讯线。当以真正的CSMA 方式操作时，有可能两个节点同时通讯。有两种方法处理可能存在的冲突：（1）CD：冲突监测。所有的发送器必须同时是接收器。如果两个节点同时开始通讯，那么线路上将发生冲突，都会停止通讯，等待一个任意长的时间，重新进行通讯，以太网采用这种访问方法。（2）BA：逐位仲裁。地址最低的节点，优先级最高，享有继续通讯的权力，而另一个节点则停止通讯。DeviceNet 采用这种访问方法。？通讯线连接各节点的方法有：
线状结构：简单的直线式拓扑结构，PROFIBUSDP与DeviceNet 主要采用该结构。分支结构：总线通常可以有分支，分支可以继续有分支。不同的总线有不同规定，有的总线分支被限制在几厘米之内，有的总线允许有任意的拓扑结构，仅限制通讯线的累计长度。 星型结构：流行于计算机主机结构。主机按照星型结构连接外围设备，如磁带储存器、打印机和终端。目前星型结构有更广泛的意义，有源或无源的多端口分接器均呈现星型结构状，但在内部是一种带多个分支的公用总线，用于小区域范围连接。？
环状结构：通常是理论上的拓扑结构。真正的环状结构中每个节点也是一个中继器。信息进入一个节点，该节点读取信息，并加入新信息发送给下一节点。如具有更先进的协议和附加硬件，当通讯环路中断或一个节点中继器损坏，节点可以重新循环信息。
四、结语
总线技术可以将网络技术的优势运用到汽车检测线上，解决检测线不同工位间、汽车与检测线间互通信息的技术问题，从而实现对汽车的全自动检测、管理。