1 CAN總線" title="CAN總線">CAN總線與485總線的比較 　　

1)485總線的特點 　　

相對于RS一232，RS一485半雙工異步通信總線具有通信距離遠、通信速率高、成本低等特點，是一種被廣泛使用的數據通信總線。但485總線的波特率設置受到單片機的波特率設置的限制，在單片機使用24M晶振的情況下，也只可以設置到9600bps的波特率。485總線的容錯和應用層的協議，可以自己通過軟件來實現，比較靈活，但是編程的工作就變得復雜。因此在對速度要求高、數據傳送量大的大型系統中，485總線在實時性和可靠性方面的性能就顯得比較脆弱。

2)CAN總線的特點 　　

CAN全稱為Controller Area Network，即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。CAN總線主要具有以下的特點： 　　

(1)CAN總線通信最高波特率可高達lMbps(采用雙絞線通訊距離40m)、最遠通訊距離為10km(可達5kbps)。

(2)CAN總線采用了短幀結構，每一幀為8個字節，傳輸時間短，受干擾概率低，每幀信息都有CRC校驗和其他檢錯措施，保證了數據的出錯率極低，從而提高了傳送數據的可靠性。

(3)和485總線一樣，采用平衡傳輸，抗干擾能力強。

(4)采用非破壞性總線仲裁，當有幾個節點同時發送信息的時候，根據幀開始部分的標識符，進行逐位仲裁，優先級別高的信息會不受影響地繼續發送，優先級別低的信息就會停止發送，從而保證重要信息的及時傳送。

(5)借助CAN控制器里面的接收濾波器，CAN總線能實現點對點，一點對多點以及全局廣播等方式傳送，無需專門的調度。

由此可見，CAN總線具有傳送數據實時性和可靠性高的優點，能應用于數據傳送量大、數據傳輸的速度要求高的系統中。

2 電源智能監控" title="電源智能監控">電源智能監控系統的構成 　　

郵電通信線路的供電電源是±48V。監控系統對現場的溫度、總電源和各通支路電源的電壓和電流進行采集。本監控系統由位于監控中心的上位機(PC機)和現場多個智能節點組成。每一個智能節點可以采集64路的數據(電壓、電流或溫度)、具有現場的界面顯示、鍵盤操作、報警和與上位機通信等功能。在正常的情況下，位于現場的各個智能節點每隔一段時間就要把當前64路的數據上傳給上位機。當線路的電源出現故障時，無論當前正在進行什么操作，智能節點都會馬上發送故障信息給上位機，并且在現場發出報警信號。由于電源的電壓、電流和溫度是通過分流器來采樣取得的，而采用不同的分流器，則要進行不同的數值變換。所以在上下位機中都需要有一套相同的配置表，當其中一方的配置表有改動，就要通知另一方，進行及時更新。監控中心的計算機由RS一232串口接到通信適配器上，實現計算機與智能節點網絡的傳輸。由于傳輸的數據量大，要求傳輸速度較快，并且對重要信息的傳送的可靠性和實時性要求高，因此為了提高系統的可靠性和實時性，該系統的通信接口采用了CAN總線技術。整個系統的結構圖如圖1所示。

3 智能節點的硬件設計 　　

智能節點硬件框圖見圖2。由于智能節點在同一時間可能要進行很多動作，如數據的采集，與上位機的通信，界面的顯示等，為了保證數據的正確采集和可靠傳輸，本系統采用雙MCU結構，從MCU負責數據的采集、保存和報警功能。而主MCU負責數據的轉發，現場的界面顯示等功能。主、從MCU都采用AT89C55。其內部具有20K的EPROM，并且自帶看門狗電路，簡化了電路連接，提高了系統的抗干擾性。它具有雙DPTR結構，從而使片外尋址的編程更加靈活和簡化。

ADC8016是逐次比較式16路8位A／D轉換器。它包含有一個8位A／D轉換器和16路的單端模擬信號多路轉換開關。在一個智能節點中需要4塊ADC8016對64路的數據進行轉換。

由于電壓、電流和溫度信號是通過分流器變換成電壓量之后才進行采集的。由于分流器變換出來的電壓量是毫伏級的，而ADC8016的輸入范圍是0～5V，所以由分流器變換出來的電壓量要通過信號放大電路之后才進入AD轉換器。信號放大電路由兩級的運算放大器構成，從而提高了系統的精度。

為了提高系統的抗干擾能力，在數據采集芯片ADC0816和AT87C55之間加入光耦隔離。要注意的是，這里要采用快速光耦，因為如果采用光耦的開關速度太慢，由ADC出來的數據是傳送不到采集MCU那邊的。因此我們采用了快速光耦6N137。而現場報警的功能是通過蜂鳴器來實現。

主、從MCU之間的數據、信息的傳遞是通過雙口RAM(CY7C007)來實現的。從MCU采集到的數據儲存到雙口RAM中，主MCU在適當時候從雙口RAM中取出數據，并對數據進行發送。為了保證采集的數據不因下位機掉電或其他故障而丟失，主MCU在數據發送之前，先把數據存放在掉電非易失存儲器里。在CY7C007中地址最高的兩個字節7FFE、7FFF和兩邊的INTL、INTR引腳可作為左右兩邊的控制信號來用。當左邊向7FFE寫數據時，右邊的INTR引腳會變低，當右邊向7FFE讀數據時，INTR引腳復位，而INTR引腳是低電平有效的。對7FFF做類似的操作時，INTL引腳也會有同樣的功能。而本系統中，就是根據CY7C007這一特點，把CY7C007的INTR引腳連到主MCU的INT0引腳。當從MCU檢測到有故障時，就向雙口RAM的7FFE寫數據，從而向主MCU發出報警信號，讓MCU馬上進入中斷，進行相應的處理。

液晶顯示屏和鍵盤實現下位機的人機交換功能。通過鍵盤操作可以修改配置表，主動將更新的配置表上傳，向上位機索取最新的配置表等功能。并且與液晶顯示屏配合，進行各種顯示界面的更換。

CAN控制器SJAl000是一個帶有CAN2．0控制協議的集成器件。只要對它內部的各種寄存器的值進行初始化，便能實現不同的通信功能，這簡化了軟件程序的編寫，使開發者能更集中于通信控制策略的研究。

收發器82C250作為SJAl000和CAN總線的接口，能提供差動發送和差動接收，滿足CAN2．0協議的要求，并提高了系統通信的抗干擾性能。通過對腳8(RS)的不同連接可以實現三種不同的工作方式：高速、斜率控制和待機。本系統中采用斜率控制，以降低射頻干擾。

4 監控中心的管理軟件 　　

電源監控硬件系統的規劃設計要保證系統工作的可靠性、穩定性，它反映了系統的基本性能。而系統的管理軟件是面向用戶的，它應充分發揮協調硬件的技術能力，同時要盡可能易于操作，提供所需的信息，方便管理。監控室的管理軟件采用中文版Visual Basic語言編寫。監控軟件的主體功能如圖3所示。它具有CAN通信進程，配置表的設置，電壓電流值的換算，當前數據值顯示，故障信息顯示，故障前后數據曲線圖顯示，時鐘同步等功能。

通信進程是完成數據進出的核心功能。它要接收或發送配置表，使上下位機的配置表一致；接收故障信息；完成正常數據傳送的握手協議；發送對時幀，使各節點時鐘同步。

為了避免其他人隨便改動配置表的信息，在進入配置表設置之前必須進行密碼認證。而配置表的設置用于分流器類型的設定，定義標識地址上節點的數據鏈接指向，包括該節點監控的是哪一個位置的數據，該路采集的是總電源、支路電源還是溫度的數據。由于數據是通過分流器變換之后才進行采集的，并且上傳來的數據是十六進制的，所以在上位機要對接收到的數據進行一定的換算。

通過觀察接收數據的變化，可以遠程監控現場的通信電源工作情況，及時發現出現故障的位置和類型。當出現故障時，可以調用故障出現前后的數據，畫出曲線，通過觀察曲線，可以對故障進行分析。

監控室的上位機每隔12個小時就會把當前的時間發送給智能節點，智能節點一旦發現本身的時鐘和上位機的時鐘的差值超過允許范圍，就對本身的時鐘進行修改，保證數據采集的同時陛。

5 結束語 　　

該多路電源智能監控系統已在某郵電通信公司中使用。經過調試和運行，證明該多路電源智能監控系統采用CAN總線技術能夠達到很好的實時性和可靠性的要求。