基于CAN总线的光电经纬仪远程监控系统

）任意节点之间的连接（单播帧）； （3）点对多点的信息交换（组播帧）。 本设计中SJA1000工作在PeliCAN模式，它支持标准帧和扩展帧两种帧格式，采用单滤波和双滤波两种模式实现节点之间的组播、广播和单播^[5]。组播帧采用标准帧格式，单滤波模式，广播和单播帧采用扩展帧格式，双滤波模式。 组播、广播和单播帧的标识符分配如图3所示：

图3 帧标识符分配

自定义的标识符可以设置成命令属性或状态、报告等等。对所有的命令或状态、数据、报告属性、除定时采集发送的数据外，原则上均需应答（发送确认帧以保证通讯正常）。

3 光电经纬仪内部CAN网络与Internet连接的设计与实现

人们往往采用嵌入式技术设计一个仅能连接以太网与CAN 总线的网关用来实现CAN网络与以太网的连接。将这种应用方案应用在大型光电跟踪设备上就可以实现对光电跟踪设备的远程监控以及信息的共享。通过远程控制来实现不适合人员长期操控或恶劣环境下的无

人操作测量，无人操控测量可以减少测量结果中的人为误差，使测控更加地精确。

3.1 嵌入式网关设计

在本设计中，嵌入式网关通过以太网控制器接口与以太网相连，通过CAN控制器接口与现场总线相连，硬件连接框图如图4所示。

图4中采用集成CAN通信控制器的MC68HC05X16单片机和RTL8019AS以太网控制器来实现CAN与以太网的连接。RTL8019AS是台湾Realtek公司制造的一种高集成度的全双工10Mbps 以太网控制芯片^[4]，可实现基于Ethernet协议的MAC层的全部功能，内置16KB的SRAM、双DMA通道和FIFO，可完成数据包的接收和发送功能。MC68HC05X16采用RTL8019AS同以太网上的操作站进行数据交换，通过内置CAN控制器与CAN总线上其它节点进行数据交换。在交互过程中MC68HC05X16依据应用要求对数据进行处理。

处理器MC68HC05XI6负责对以太网控制器RTL8019AS和SJAIO00的控制。微处理器内驻有TCP／IP通信协议和CAN协议，完成以太网协议和CAN总线协议转换，实现以太网和CAN间的数据通信。

4 软件设计

通信软件包括RTLS019AS和CAN的发送、接收程序。对于CAN的发送接收程序在文献[2]中已给出详细程序，由于篇幅限制此处不再赘述。对RTLS019AS的软件操作，有查询和中断方式有实时性要求的环境一般采用中断方式处理RTLS019AS数据的收发。程序入口根据读取的RTLS019AS中断状态寄存器(ISR)值进行相应处理

以太网通信部分的软件主要有两部分：一是RTL8019AS的驱动程序（包括RTL8019AS初始化、以太网报文的接收和发送）；二是为实现数据远程传输而进行的TCP/IP协议处理，将从光电经纬仪采集到的数据按TCP/IP协议进行封装，使数据能够通过Internet直接传输到目的主机上。RTL8019AS初始化的过程实际上就是完成对RTL8019AS的内部寄存器的配置，确定发送和接收条件，并对以太网控制芯片缓冲区进行划分。

收发数据的过程实际上就是通过DMA对RTL8019AS内部RAM进行读写操作的过程^[3]。8019接收缓冲区实际上是一个循环FIFO（先进先出）队列，芯片内RAM读写操作不采用中断方式，而是以查询方式，即CURR（当前页寄存器）值是否等于BNRY+1来判断是否接收到新数据。接收流程图如图5所示

图5 RTL8019AS数据接收流程图

当MC68HC05XI6接收到来自以太网的TCP数据报，标志位置1，在CAN处理子程序中，根据该标志位判断是否有数据要发送给另一节点。在具体调试时使一个CAN节点每隔一段时间向网关转换模块发送一些数据。网关接收数据后，通过以太网转发给上位机，上位机通过超级终端显示接收的数据。同样，可以通过超级终端发送一些键入的数据。经过转换模块传给另一个CAN节点，从而改变它的一些内部数据。

5 结束语

本文作者创新点是将CAN总线网络应用于大型光电测控设备，从而简化了设备的庞大复杂的内部结构，并且由于CAN自身的优点，使得设备的可靠性、数据传输速率均得到提高，并且降低了误码率。现场技术与控制技术相结合使现场总线在以太网远程监控系统中得到了广泛的应用，CAN网络与以太网的连接可以实现对光电经纬仪的远程操控以及信息共享，这已成为测控领域的发展趋势。

参考文献：

[1]刘晓晶，续志军，绝对式光电轴角编码器CAN总线接口[J]，微计算机信息，2007，23：1-2

[2]饶运涛,邹继军,郑勇芸.现场总线CAN 原理与应用技术[M],北京航空航天大学出版社

[3]杜尚丰，曹晓钟，徐津.CAN总线测控技术及其应用[M]，电子