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控制技术、网络通信技术和计算机技术的飞速发展,工业自动化向网络控制系统发展已成为必然的事实,网络控制系统因此成为计算机应用领域最具活力的一个分支。控制网络作为网络控制系统实现的基础,始终是一个研究热点,控制网络的变化决定网络控制方式的转变。目前,工业网络控制系统在经历了从集中式控制到集散型控制后,已进入到现场总线控制阶段。由于CAN总线具有结构简单、低成本、高可靠性、较高实时性、抗干扰能力强等突出的特点,而成为40多种现场总线中应用最为广泛的现场总线。但应用CAN总线作为工业测控系统的控制网络还存在两个方面的问题。一是静态优先级分配策略,使得网络资源的利用率低,容易造成迎面死锁,从而难以满足工业测控系统对精确性和实时性要求越来越高的需求。另一是CAN总线仅定义了物理层和数据链路层,这虽然使得CAN总线具有很强的开放性,但要进行高效率的通信还需要进一步定义应用层协议。正是基于这样一个背景,本文在研究改进CAN总线的优先级调度算法的基础上,针对工业测控系统的特点,开展CAN应用层协议设计研究。本文在分析CAN总线通信协议原理、现有动态优先级调度算法的优缺点与适应性的基础上,针对CAN总线固定优先级容易造成死锁和网络资源利用率低等问题,在不改变CAN帧结构的前提下,对其标识符进行了重新的定义,依据优先级动态晋级原理,提出了BEWP动态优先级调度算法(Binary Exponent Weight Promotion二进制指数权值晋升)。并对该调度算法进行了可调度性和延时分析。针对CAN总线本身没有应用层协议和工业测控系统的特点,本文为CAN总线设计了一个的应用层协议----CMCP(CAN Measurement and Control Protocol)。在保证系统的兼容性的前提下,使得CAN总线的应用更为灵活。并利用网络仿真工具OPNET对CAN总线的通信协议进行了建模与仿真,验证了协议的可行性。以CAN总线通信协议原理为基础,结合本文提出的BEWP动态优先级调度算法和设计的CMCP应用层协议,分别从硬件和软件两方面对工业测控通信系统进行了设计,为搭建工业测控通信系统奠定了基础。