现场总线是一种开放式的通信网络，广泛应用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 CAN总线作为现场总线的一种，有着现场总线的各种优点，是一种有效支持分布式控制和智能终端的串行通信网络。CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。 本文在基于CAN总线技术的基础上，设计开发了两款智能I/O模块。模块中采用了51单片机、DSP、伺服控制、通信、网络、嵌入式系统和硬件电路设计等多领域的众多先进技术，使系统拥有良好的控制、监测功能和可操作性，并具有较高的性价比。此智能模块已成功应用于凯奇公司的数控系统中，取得了很好的效果。 本文主要内容如下：(1)介绍了现场总线的概念、技术特点和几种主要的现场总线，并着重阐述了CAN总线的发展历史和技术优势。 (2)研讨了CAN总线的技术规范，并在此基础上，制定了CAN应用层协议。此协议根据数控系统的需求而专门设计，具有较强的针对性、适用性，并有较大设计冗余，便于后续的功能扩展。 (3)设计了基于CAN总线系统的智能I/O模块(数字伺服控制器和智能操作站)，研究了CAN应用层协议在各智能模块中的具体应用，提出了智能操作站嵌入式软件的相关设计。上位机与各智能从站间采用全数字式的通信，可控性好，智能程度高，功能强大，为实现数控系统的数字化控制提出了切实可行的解决方案。 本论文相关的研究成果已在中国国际机床展览会(CIMT2005)上展出。