基于CAN总线的三轴磁场监测系统设计

在设计中，采用 3VDC供电，Rb取 43 ?电阻，0.1 uF电容作用是稳定供电源，100K电阻为下拉电阻。PNI 11096在 MSP430F169（MCU）控制下通过 SPI完成采样数据的传输，在 MCU中完成数据的数字化的信号处理、优化打包、存储以及节点 SPI通信控制等。 PNI与 MCU的 SPI0内置模块引脚连接。 3 CAN系统节点软件设计
节点模块中 MSP430F169单片机在数据处理、优化存储之外，还承担着执行 CAN传输协议、控制数据的打包、收发、检错、剔除奇异值等任务，其与 CAN总线协议相关的主流程如图 4所示。

CAN协议支持的是 8个字节的短帧结构。在实际的传输过程中对报文的打包和解包是一个关键问题。本协议构建了两个 FIFO缓冲区用于 CAN总线数据的读缓冲区和写缓冲区。

在收到应用层的发送报文请求时，首先确定报文是否需要拆包，同时根据通信协议所规定的格式将报文转换成符合 CAN数据链路层格式的帧，并将其放在发送缓冲区。在定时器中制定相关的程序不断对循环队列进行扫描，若发现队列中有数据等待发送，调用帧的发送程序依次发送。
采用中断接收的方式将数据从 CAN总线上接收下来，每接收到一帧数据，将其存放于接收缓冲区中，当判别到接收缓冲区收到一包完整的报文后，用中断的方式通知单片机，将整理好的数据交付给应用层，当单片机将数据读走后，清空循环队列的相应部分，以备下次数据的存放。 4 实验结果及分析
实验通过构建两个节点组成的最小 CAN总线系统，完成节点程序编写、调试和数据通讯实验分析。在无磁实验水池完成测试，实验设置：分别放置三轴磁探头于水池中间试验台，水池中一磁性船模通过，节点单片机通过 SPI串口控制 PNI采样及三轴数据实时回传，主控模块通过 CAN总线控制节点模块上传采样数据。采样频率 3Hz，参考电压+5V。图 5是实验船从某个方向经过时传回的数据。
由大量实验数据分析可得本系统特点：系统有较大的磁场测量范围，较高的分辨率；磁滞低：磁传感器磁滞越小，重复性越好，探测精度越高；抗干扰性能好，抗电子干扰能力强。同时验证了基于 CAN总线的数据传输格式及部分通信协议的可行性和可靠性，为 CAN总线在大型电机状态监测系统的应用提供了可靠的依据。

5 结语
大型电机状态实时监测系统的研发，包括系统参数高效、高可靠度的获取与传输一直是的电机状态监测工作的重点。本文提出了具有 CAN总线结构的大型电机三轴磁场实时监测系统，采用低功耗芯片，模块化设计。完成三轴磁传感器模块及节点接口设计，对 CAN通信协议进行了设计和初编。通过实验验证了系统设计的可行性和合理性。监测系统的状态评估、故障检测等将在后续的整体系统研发中进一步研究。
参考文献
[1]陆继明，毛承雄，王丹等 .同步发电机微机励磁控制[M].北京：中国电力出版社， 2005。
[2]史久根，张培仁 .CAN现场总线系统设计技术[M].北京：国防工业出版社，2004：22-26。
[3]陈振宇.基于智能多代理技术的电力系统协调保护[J].微计算机信息， 2007，12-3：19-20。本文作者创新点：
1）设计系统架构； 2）设计、调试三轴磁模块、CAN节点模块；
3）编制 CAN总线上层传输协议； 4）设计实验，验证系统的可行性、实时性和可靠性。