現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在汽車檢測(cè)線上的應(yīng)用分析

張維軍

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院，蘭州 730060）

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，綜合了電子工程以及自動(dòng)化技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)主要是解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。所以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)也被應(yīng)用在汽車檢測(cè)線上。并且進(jìn)一步的保證了汽車檢測(cè)線上的信息傳送，極大程度上提高了車輛的檢測(cè)速度以及檢測(cè)質(zhì)量。

1 基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的汽車檢測(cè)線開發(fā)及設(shè)計(jì)

1.1 汽車檢測(cè)線的設(shè)計(jì)

汽車檢測(cè)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由兩部分組成，第一部分是數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)，第二部分是現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)部分一同連接在一臺(tái)NT服務(wù)器上。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的核心內(nèi)容就是CAN總線技術(shù)。在數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，CAN總線技術(shù)可以處理更多車輛的信息和數(shù)據(jù)，并且通過大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)傳播途徑，進(jìn)行廣泛的傳播[1]。在傳播的過程之中，信息和數(shù)據(jù)的處理結(jié)果也會(huì)被整理好，并打印出來。

現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)之中，CAN總線接口以及測(cè)控計(jì)算機(jī)是和工作機(jī)相連的。工作機(jī)在這里的主要作用就是接收每輛汽車所配備的檢測(cè)儀器中傳感器所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，同時(shí)工作機(jī)也可以檢測(cè)汽車所擺放位置的狀態(tài)以及驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的顯示屏。工作機(jī)在完成上述工作的過程中，還能夠收集到接受的數(shù)據(jù)，并且對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理和分析。

就目前現(xiàn)有的汽車檢測(cè)行業(yè)所提供的數(shù)據(jù)來看，汽車檢測(cè)設(shè)備的制造廠家并沒有對(duì)通信設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一，所以對(duì)于通信設(shè)施的改造和創(chuàng)新，并沒有可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)或者參考的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于通信設(shè)施并不會(huì)進(jìn)行非常大的改動(dòng)或者改造，以防汽車的功能出現(xiàn)異常，從而造成相應(yīng)的安全隱患。CAN總線接口是已經(jīng)相對(duì)成型的接線口，所以汽車各個(gè)檢查設(shè)備中都應(yīng)用了CAN總線接口。

1.2 CAN控制模塊的設(shè)計(jì)

CAN控制模塊的功能主要分為以下幾個(gè)部分：傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及單片機(jī)的接口部分；總線的接口；將傳感器和總線接口連接在一起，并且形成一個(gè)相應(yīng)的控制系統(tǒng)，以及CAN控制模塊的外圍部分。第一部分可以根據(jù)接口類型的不同，將不同的單元組劃分為不同的類型。第二部分對(duì)于CAN控制模塊來說全部都是一樣的，沒有太大的差別。第三部分的設(shè)計(jì)完成主要依賴微處理器，微處理器的主要作用就是對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并且在處理的過程中會(huì)對(duì)CAN通信控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的初始化，從而提高數(shù)據(jù)接收以及傳輸?shù)馁|(zhì)量，并且能夠更好的對(duì)數(shù)據(jù)接收和傳輸過程進(jìn)行控制。

2 制定CAN通信協(xié)議

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)獨(dú)立的CAN控制器有2個(gè)不同的操作模式，即與PCA82C250兼容的BasicCAN模式和PeliCAN模式。BasicCAN模式屬于通電之后的默認(rèn)模式，而PeliCAN模式屬于一種新型的操作模式，不僅能夠處理所有CAN2.0B規(guī)范的幀類型，同時(shí)還能提供增強(qiáng)功能[2]。對(duì)于有多個(gè)主網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)來說，如何實(shí)現(xiàn)多個(gè)主網(wǎng)絡(luò)之間的通信是重點(diǎn)解決的問題。特別是在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)總線的時(shí)候，如果多個(gè)主網(wǎng)絡(luò)之間可以彼此通信，既能夠更好的解決多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的問題。為了更好的協(xié)調(diào)多主線通信的問題，可以采用節(jié)點(diǎn)優(yōu)先權(quán)法。制定優(yōu)先級(jí)時(shí)給予網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)唯一的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)同時(shí)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)想要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先級(jí)別高的節(jié)點(diǎn)在競(jìng)爭(zhēng)總線時(shí)有優(yōu)先占有權(quán)，可以率先發(fā)送信息，因?yàn)閮?yōu)先級(jí)別高的節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的信息也相對(duì)重要，因此具有優(yōu)先發(fā)送的權(quán)利。

3 編制系統(tǒng)軟件

汽車檢測(cè)系統(tǒng)軟件主要由VC編程的主控制程序、VB編程的報(bào)表程序、微處理器程序以及CAN節(jié)點(diǎn)通信程序構(gòu)成。其中CAN節(jié)點(diǎn)通信程序主要包含節(jié)點(diǎn)初始化、傳輸數(shù)據(jù)以及接收數(shù)據(jù)等功能。微控制器和SJA1000之間也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的交換，例如狀態(tài)、控制或者命令等，都會(huì)進(jìn)行交換，而交換的過程則是由復(fù)位模式或者工作模式下對(duì)這些寄存器的讀寫來完成[3]。CAN內(nèi)部寄存器進(jìn)行初始化的時(shí)候，一定要保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)的速率一致。數(shù)據(jù)的接收有兩種方法，即中斷接收和查詢接收。但是一般情況下，為了兼顧整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，會(huì)選擇中斷接收的方式來接收數(shù)據(jù)，因?yàn)橹袛嘟邮辗绞侥軌蛴行У谋苊鈹?shù)據(jù)溢出的情況發(fā)生。

4 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的通信方法

4.1 訪問方法

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的通信權(quán)利總共有以下幾種：

（1）主控。階級(jí)相對(duì)較高的節(jié)點(diǎn)能夠控制所有的信號(hào)以及信號(hào)傳輸過程。并且如果主節(jié)點(diǎn)在通信的時(shí)候，其他的節(jié)點(diǎn)不能進(jìn)行通信。

（2）令牌方式。令牌方式是一種信息的轉(zhuǎn)移方法。在每一次的循環(huán)當(dāng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一次通信的機(jī)會(huì)。

（3）CSMA。CSMA是一種訪問方法，允許每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行通信，并且只要其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)布信息，其他的節(jié)點(diǎn)都不會(huì)占用通信線。

4.2 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

通信線連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)的方法有以下幾種：

（1）線狀結(jié)構(gòu)。PROFIBUSDP和DeviceNet對(duì)于線狀結(jié)構(gòu)的應(yīng)用比較廣泛。

（2）分支結(jié)構(gòu)。總線也是可以有分支的，并且分支還可以接續(xù)分支。不同的總線分支的情況也各有不同。有些總線的分支會(huì)限制長度，有些總線也會(huì)限制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（3）星狀結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)大多都為星狀結(jié)構(gòu)[4]。計(jì)算機(jī)的主機(jī)利用星狀結(jié)構(gòu)連接外圍的相關(guān)設(shè)備，例如打印機(jī)、儲(chǔ)存器等。星狀結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用于小范圍內(nèi)的連接。

（4）環(huán)狀結(jié)構(gòu)。環(huán)狀結(jié)構(gòu)中有許多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，又存在一定的聯(lián)系。當(dāng)有信息進(jìn)入到這個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，就會(huì)對(duì)信息進(jìn)行相應(yīng)的讀取，并且將讀取的信息輸送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

5 結(jié)語

在汽車檢測(cè)線上應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，不僅極大程度上節(jié)省了汽車檢測(cè)線開發(fā)及設(shè)計(jì)的時(shí)間，同時(shí)還有效的減少了投入的成本，并且現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用提高了汽車檢測(cè)的效率和質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有極高的安全性和穩(wěn)定性，為汽車檢車的質(zhì)量提供了極大的保障。汽車檢測(cè)線上應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還有利于汽車的維護(hù)、運(yùn)行以及整體設(shè)計(jì)。所以，開發(fā)和設(shè)計(jì)汽車檢測(cè)線要充分的利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，不僅提高了汽車檢測(cè)的性能，還為企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益。