一种基于CAN总线的监控系统设计及位定时分析

询法。我们采用事件驱动方式。使用者可以通过良好的人机界面对整个系统进行实时监控。

　　位周期参数确定

　　在初始化can控制器的时候，要考虑配置总线时序寄存器的配置等重要问题。事实上，can通信协议中规定、通信波特率、位周期的取样点以及取样个数均可以自主设定，这样为用户在网络通讯性能的优化上提供了空间。如果位周期采样点偏后，可以接受较大的信号传输延迟，相应总线的传输距离可以延长；如果周期的取样点接近中间，则可以容忍系统节点间的参考时钟误差。这些矛盾直接影响了网络系统性能，所以总线位定时非常重要，合理的位定时可以提高系统的整体性能。

　　can 总线周期由4个部分组成： 同步段（sync_seg） 、传播延时段、相位缓冲段1 （ phase_seg1） 和相位缓冲段2 （phase_ seg2） ，如表4所示。

同步机制

　　can是有效支持分布式实时控制的串行通讯网络。从位定时的同步方式考虑，它实质上属于异步通讯协议，每传输一帧，以帧起始位开始，而以帧结束及随后的间歇场结束。这就要求收/发双方从帧起始位开始必须保持帧内信息代码中的每一位严格的同步。从位定时编码考虑，它采用的是非归零编码方式，位流传输不像差分码那样可以直接用电平的变化来代表同步信号，它属于自同步方式（接收端设法从收到的信号中提取同步信息的方式），can节点从一个位值到另一个位值的转变中提取时钟信息。为保证同步质量，can协议定义了自己的位同步方式：硬同步和重同步。

　　通过同步机制，可以消除由于相位误差带来的影响，保证信息正确解码。硬同步后，内部的位时间从同步段重新开始。因此，硬同步强迫同步沿处于重新开始的位时间同步段之内。重新同步的结果使相位缓冲段1增长，或使相位缓冲段2缩短。相位缓冲段加长或缩短的数量有上限，此上限由重新同步跳转宽度给定。

　　一个沿的相位误差由相关同步段的沿的位置给出。相位误差定义如下：

　　le = 0如果沿处于同步段里；

　　le 》 0 如果沿处于采集点之前；

　　le 《 0 如果沿处于前一个位的采集点之后。

　　当引起重新同步沿的相位误差的幅值小于或者等于重新同步跳转宽度的设定值时，重新同步和硬同步的作用相同。当相位错误的量级大于重新同步跳转宽度时有2种情况：

　　如果相位误差为正，则相位缓冲段1被增长，增长的范围与重新同步跳转宽度相同；

　　如果相位误差为负，则相位缓冲段2被缩短，缩短的范围与重新同步跳转宽度相同。

　　硬同步和重新同步是同步的2种形式，遵循以下规则：

　　在一个位时间里只允许一个同步；

　　仅当采集点之前探测到的值与紧跟沿之后的总线值不相符合时，才把沿用作于同步；

　　总线空闲期间，有一“隐性”转变到“显性”的沿，无论何时，硬同步都会被执行。

　　位时间参数计算规则

　　位时间参数计算规则是为保证系统在极端恶劣条件的两个节点间，能够正确接受并解码网络上的信息帧。极端恶劣条件是指这两个节点的钟振偏差在系统容忍偏差极限的两端，并且两个节点间具有最大的传输延迟。在没有噪音干扰的正常通信情况下，相位误差累计的最坏情况是：重同步边沿之间间隔有10个位周期（5个显性位后跟5个隐性位）。实际系统都运行在噪音环境中。由于噪音干扰，可能会导致重同步边沿之间的间隔超过10个位周期，在这种情况下必须进行严格的采用，否则可能进入错误处理模式。本监控系统各节点模块是以sja1000作为can控制器的。所以，考虑各方面的影响，位定时参数在只有1个取样点时的公式设置如下：

　　（ sjw） min =max{（20×nbt×δf）/（1 - δf） ，（（nbt（1-25×δf ）- prop max -（1 -δf）+prop min/2））/（1-δf）}

　　（ s j w） max = 4

　　t（seg2） min = max{2 ， s j w}

　　t（seg2） max =min{8，（（n b t （1-25×δf ） - （ pro p） max）/

　　（1 - δf）， （nb t（1 - 25×δf） - （ pro p）

　　max - （1-δf） + prop min ）/ 2） / （1-δf ）

　　以上所述为位时间参数的计算规则，在实际监控系统中，以此规则根据适当的方法进行位定时参数确定和优化，使系统性能达到最优。

结语

　　现场总线系统用开放的现场总线控制通信网络将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时网络控制系统。是工业控制系统发展的一个新的阶段。本文所设计的基于can总线的监控系统设计简单方便，性能稳定，能很好的满足控制系统对实时性和可靠性的要求，并在现场运行，效果良好。