現場
總線(field bus)是用于過程自動化和制造自動化最底層的現場設備或現場儀表互聯的通信網絡，是現場通信網絡與控制系統的集成。
目前世界上開發出了40多種現場總線，其中CAN總線因其具有實時性強、可靠性高、抗干擾性強、通信方式靈活、非破壞性的訪問方式和開發簡單、廉價等獨特之處，適合于汽車檢測線中應用。基于CAN總線的汽車檢測控制系統可以解決現有RS232、RS485等通信系統的傳輸速率慢，出現亂碼等缺點，可以提高數據傳輸的實時性和可靠性，而且創建與汽車中微電腦通信的平臺，以解決汽車與檢測互通信息的前瞻問題。
1、基于現場總線技術的汽車檢測線開發設計
1.1 汽車檢測線測控系統整體設計
汽車檢測站計算機網絡系統由現場總線網絡和數據處理網絡組成，兩者通過1臺NT服務器進行連接。現場總線網絡以CAN總線技術為核心，采用總線型網絡拓撲結構，而數據處理網絡均采用星型網絡拓撲結構，汽車檢測線總體結構如圖1所示。
圖1 基于CAN總線的汽車檢測線總體結構圖
數據處理網絡中，每個工位機的信息及車輛信息都可通過網絡進行資源共享，完成打印報表、財務報表和數據統計等各項任務。
在現場總線網絡檢測系統中，測控計算機和工位機之間都由CAN總線接口卡連接。測控計算機主要完成每個工位的初始化工作和對通信參數的設定，工位機接收汽車檢測儀器儀表的傳感器(以下簡稱下位機)的數據，檢測車到位狀態以及驅動顯示屏，下位機進行數據采集和數據初步處理。
汽車檢測站的檢測設備來自各個廠家，由于到目前為止還沒有一個統一的通信標準，不可能對檢測線上的各個檢測設備進行較大改動，所以下位機通過自身的硬件條件來確定通信方式，工位結構如圖2所示。如果下位機的通信接口是數據打印口、RS232或RS485接口，先連接現場總線通信轉換接口CAN卡，然后連接到現場總線上來完成現場總線通信。當然最好各檢測設備出廠時都采用CAN總線接口，這樣有利于設備的標準化。
圖2 工位結構圖
下位機N是汽車檢測儀表中帶有CAN的CAN控制模塊，它不需要CAN卡直接與CAN總線相連。在這種方式下，
工控機只連接CAN 總線，每個下位機用并聯的方式掛接在總線上，而不需要每個下位機與工控機相連。具有節省屏蔽線、布線方式簡單和抗干擾性強的優點。工位機也可以由DSP或單片機組成的嵌入式控制器代替工控機。這種方案對檢測設備的影響較小、成本較低，總線獲取數據的可靠性較高。
1.2 汽車檢測儀表中帶有CAN的CAN控制模塊設計
CAN控制模塊是由8位的微處理器89C58、獨立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線收發器82C250以及相關的接口組成的實時多任務的嵌入式控制系統(如圖3所示)，實現CAN總線的通信協議以及相關功能，可以分成3個部分：
(1) 總線接口部分，包括總線收發器和總線控制器，這部分對于所有CAN總線智能模塊都是相同的。
(2) 與傳感器及執行機構與單片機的接口部分，不同的接口將各單元分成不同的類型。
(3) 將前兩部分連接成一個有機系統的微控制器及其外圍接口部分，稱為模塊，不同的模塊要求單片機實現不同的功能。微處理器負責從傳感器中采集數據、對SJAIO00初始化并且控制SJAIO00實現數據的接收和發送等通信任務。
圖3 CAN控制模塊的結構
2、CAN通信協議的制定
SJA1000 CAN總線控制器支持CAN 通信協議約定的4種不同幀格式，即數據幀、遠程幀、出錯幀和超載幀。
汽車檢測系統中下位機將檢測得到的數據以數據文件的形式緩存，傳輸時打包成數據幀，以報文為單位進行數據傳送。定義幀由優先級、單元地址、數據組成。
優先級的制定如表1所示，系統復位命令的優先級定義為0x00，由于1讓位于0的機制，其值越小，優先級越高。所以復位命令的優先級最高，只要收到這個命令下位機將停止發送及采集數據，并執行復位。
表1 汽車檢測系統優先級
單元地址表示下位機的地址信息，它可以由兩種方式制定，一個是使用
編碼開關，現場制定地址，另外一個是出廠前程序中定義。若使用CAN卡只能使用第一種方式。
3、軟件設計
汽車檢測系統軟件主要由VC編程的主控程序，VB編程的報表程序，微處理器程序以及CAN節點通信程序組成。其中通信程序主要分為3個部分：CAN初始化，數據傳輸及數據接收。這里主要列出CAN芯片初始化程序，程序如下：
Unsigned char init_can (unsigned int btr0btr1)
{
EA=0；
EX0=1：
CAN— REGISTER [CONTROL]=1；／／復位請求
CAN_ ACC=CAN_ REGISTER [CONTROL]；
While (!CAN_ACC_0)
{
CAN REGISTER [CONTROL] =1；／／確定是否復位
CAN_ACC=CAN—REGISTER [CONTROL]；
}
／／設置接受代碼寄存器
CAN-REGISTER [ACCEPTANCE_CODE]=ACC_CODE；
／／設置接受屏蔽寄存器
CAN_REGISTER [ACCEPTANCE_MASK] =ACC_MASK；
／／設置總線時序0寄存器
CAN — REGISTER [BUS_TIMING_1]=btr0btrl；
／／設置總線時序1寄存器
CAN_REGISTER [BUS_TIMING_0]=btr0btrl> >8：
／／設置輸出控制寄存器
CAN_REGISTER [OUTPUT— CONTROL]=OUTONTRL；
／／設置時鐘分頻寄存器
CAN_REGISTER [CDR]=CDRVALUE；
／／設置控制寄存器
CAN_REGISTER [CONTROL]=CNTRLREG
／／設置命令寄存器
CAN_ REGISTER [COMMAN D]&=0xe0；
CAN_REGISTER [COMMAND]I=0x0e；
CAN_REGISTER [COMMA ND]&=0xe0；
EA=1：
Return (OK)；
}
4、應用情況及效果
基于現場總線的汽車檢測系統由4個工位機組成。第1工位機包括底盤測功機、廢氣分析儀、噪聲聲級計、全自動煙度計及油耗儀；第2工位機包括轉向盤及操縱力檢測儀、全功能側滑臺、車輪轉向儀、懸架松曠檢測臺及傳動系松曠儀；第3工位機包括踏板力行程檢測儀、制動檢驗臺、懸架特性檢測臺、車體形位偏差儀及軸重儀；第4工位機包括發動機檢測儀、前照燈檢測儀、喇叭聲級計及左右軸距差檢測儀。網絡使用了屏蔽雙絞線，連線長為100m，傳輸速率為125kbps。
實踐證明，把現場總線技術應用到汽車檢測線以后，該系統通信可靠、性能穩定，取得了良好的經濟效益和社會效益，其主要表現在如下幾方面：
(1) 節省了成本。由于系統采用了現場總線，通過屏蔽雙絞線連接各處分散的獨立設備，而且嵌入式系統的控制器代替工位機中的工控機，與以前不使用現場總線技術相比，可以節省項目經費。
(2) 具有良好的擴展性。由于現場總線的開放性，可隨意增設工位，總線上可以掛接32個設備。
(3) 遠距離高速通信。傳輸距離小于50m時，數據傳輸速率可達1Mbps，提高檢車效率。
(4) 系統維修方便。總線上某個設備出現故障，不會導致整個系統的癱瘓，仍可維持其余設備的正常運行，檢修時只需斷開故障設備即可，提高了系統的整體可靠。
5、結束語
目前在汽車設計領域中，很多汽車廠家采用ISO頒布的CAN國際標準(ISO1 1898)。這標準允許不同廠家生產的零部件能在同一輛汽車中進行有效、協調的工作，構成了所謂的開放式系統，檢測線采用CAN總線技術，有利于從汽車上直接獲取其故障信息，使得標準化的故障診斷和排放檢測成為可能。
把現場總線技術應用在汽車檢測線上，不僅提高汽車檢測速度及檢車質量，也可以從設計、安裝、調試、運行到維護方面，節省成本和時間，從而得到了經濟效益，提高了市場競爭能力。
參考文獻
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