一種基于can總線技術(shù)的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CAN總線技術(shù)的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]傳感器數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)越來越多的應(yīng)用到了航天、航海、醫(yī)療診斷、工業(yè)生產(chǎn)、地質(zhì)勘探等各個(gè)領(lǐng)域。從硬件結(jié)構(gòu)上分，當(dāng)前傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大致可以分為微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由傳感器、多路模擬開關(guān)、運(yùn)算放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)以及其他外圍設(shè)備等組成。而集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由若干個(gè)“數(shù)據(jù)采集站”、通信接口、上位機(jī)等組成。多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以獲取多傳感器的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，充分利用不同傳感器在時(shí)間或空間上的某種特定的聯(lián)系或信息上的互補(bǔ)來對被測對象做更深層次的描述和分析。當(dāng)需要對不同區(qū)域的多種現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并實(shí)時(shí)監(jiān)測，根據(jù)他們之間的聯(lián)系，來更好的評定測試對象時(shí)，集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或者多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都會存在著局限性，前者測量通道擴(kuò)展不靈活，后者測量區(qū)域局限，且長線傳輸能力差，易被干擾，實(shí)時(shí)性低等。所以就需要開發(fā)出一種高可靠的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0005]CAN總線，作為多節(jié)點(diǎn)互聯(lián)的現(xiàn)場總線之一，推進(jìn)了數(shù)字化通信技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)信號以最高速率IMbit/s傳輸時(shí)，通信距離可達(dá)40m，實(shí)時(shí)性較高。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)到1km時(shí)，仍然可以提供5Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。而且它可掛接節(jié)點(diǎn)多、總線利用率高、錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制可靠、發(fā)送的信息遭到破壞后可自動重發(fā)、節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下自動退出總線等突出優(yōu)點(diǎn)。然而國際上對CAN總線應(yīng)用層協(xié)議沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一些公司研發(fā)的協(xié)議都是為大型工業(yè)控制系統(tǒng)服務(wù)的，對于一般的傳感器數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)絡(luò)，這種協(xié)議過于復(fù)雜，可操作性不強(qiáng)。
[0006]【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0007]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種不僅可以實(shí)現(xiàn)分布式的數(shù)據(jù)采集，也可以在單個(gè)平臺上完成多傳感器數(shù)據(jù)的采集，而且傳感器數(shù)字化傳輸?shù)哪Ｊ娇梢蕴岣邤?shù)據(jù)的抗干擾能力，以及傳輸?shù)木嚯x的技術(shù)方案:
[0008]—種基于CAN總線技術(shù)的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由采集單元A、采集單元B、一臺轉(zhuǎn)存單元以及采集終端組成，采集單元A與采集單元B的輸入端均通過連接器接口與外部傳感器連接，輸出端通過CAN總線與轉(zhuǎn)存單元導(dǎo)通，轉(zhuǎn)存單元與采集終端相連。
[0009]作為優(yōu)選，采集單元A及采集單元B結(jié)構(gòu)相同，包括信號調(diào)理模塊、微控制器A及CAN驅(qū)動器A，信號調(diào)理模塊輸入端與傳感器接口電連接，輸出端依次與微控制器A及CAN驅(qū)動器A串行相連，所述CAN驅(qū)動器A與CAN總線導(dǎo)通。
[0010]作為優(yōu)選，轉(zhuǎn)存單元包括422接口、FPGA、存儲器、微控制器B及CAN驅(qū)動器B，所述FPGA通過422接口與采集終端導(dǎo)通，并分別與存儲器及微控制器B相連，微控制器B通過CAN驅(qū)動器B與CAN總線導(dǎo)通。
[0011]作為優(yōu)選，CAN總線為雙絞線。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0013](I)本實(shí)用新型將集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相結(jié)合，可以分布式控制多個(gè)采集平臺的多通道傳感器信號。
[0014](2)本實(shí)用新型通信協(xié)議簡單靈活，效率高，實(shí)時(shí)性好，可靠性高。
[0015](3)在實(shí)用新型中轉(zhuǎn)存單元使用CAN轉(zhuǎn)422接口，有效延長了傳輸距離。
[0016](4)實(shí)用新型中通過增加采集單元的數(shù)量可以很容易測量更多平臺的傳感器信號。
[0017]【附圖說明】:
[0018]圖1為本實(shí)用新型單元組成框圖；
[0019]圖2為采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。
[0020]【具體實(shí)施方式】:
[0021]為使本實(shí)用新型的發(fā)明目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0022]如圖1，圖2所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種基于CAN總線技術(shù)的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由采集單元A 1、采集單元B 2、一臺轉(zhuǎn)存單元3以及采集終端4組成，采集單元A I與采集單元B 2的輸入端均通過連接器接口 5與外部傳感器6連接，輸出端通過CAN總線7與轉(zhuǎn)存單元3導(dǎo)通，轉(zhuǎn)存單元3與采集終端4相連。當(dāng)測量任務(wù)增多時(shí)，CAN總線7上可以擴(kuò)展采集單元的數(shù)量。若總線傳輸速率為IMbps時(shí)，最大可以擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)數(shù)量為32個(gè)。
[0023]其中的采集單元AI及采集單元B 2結(jié)構(gòu)相同，包括信號調(diào)理模塊8、微控制器A 9及CAN驅(qū)動器A 10，信號調(diào)理模塊8輸入端與傳感器接口 5電連接，輸出端依次與微控制器A9及CAN驅(qū)動器A 10串行相連，CAN驅(qū)動器A 10與CAN總線7導(dǎo)通。每個(gè)采集單元可以完成8通道傳感器數(shù)據(jù)的采集，通過CAN總線7接口傳到CAN網(wǎng)絡(luò);轉(zhuǎn)存單元3接收CAN總線7上的數(shù)據(jù)，完成信息融合，并通過RS422總線將需要的數(shù)據(jù)傳輸給采集終端4，同時(shí)轉(zhuǎn)存單元3還接了一片F(xiàn)LASH存儲器，將采集的數(shù)據(jù)循環(huán)存儲備份，便于后期故障追溯。
[0024]同時(shí)，轉(zhuǎn)存單元3包括422接口 11、FPGA 12、存儲器13、微控制器B 14及CAN驅(qū)動器B15, FPGA 12通過422接口 11與采集終端4導(dǎo)通，并分別與存儲器13及微控制器B 14相連，微控制器B 14通過CAN驅(qū)動器B 15與CAN總線7導(dǎo)通。采用的CAN總線7為雙絞線。
[0025]基于系統(tǒng)執(zhí)行效率和開發(fā)難度考慮，設(shè)計(jì)了適于本傳感器采集網(wǎng)絡(luò)的CAN總線應(yīng)用層協(xié)議，該協(xié)議具有以下特點(diǎn):(I)基于CAN2.0B協(xié)議，并增加了數(shù)據(jù)檢錯(cuò)能力。(2)采用標(biāo)準(zhǔn)幀格式，節(jié)約總線時(shí)間，增加總線傳輸速率。(3)設(shè)立優(yōu)先級位，通過總線仲裁，高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先發(fā)送。(4)使用消息過濾，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的ID號，通過標(biāo)識符ID與傳送的報(bào)文ID逐一對比，來判斷標(biāo)識碼是否參與過濾。(5 )節(jié)點(diǎn)響應(yīng)方式，主節(jié)點(diǎn)給采集子節(jié)點(diǎn)依次發(fā)送點(diǎn)名指令，各個(gè)采集子節(jié)點(diǎn)收到有效指令之后連續(xù)發(fā)出緩存好的5幀數(shù)據(jù)。
[0026]上述實(shí)施例只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不是對本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本實(shí)用新型專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于CAN總線技術(shù)的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:由采集單元A、采集單元B、一臺轉(zhuǎn)存單元以及采集終端組成，所述采集單元A與采集單元B的輸入端均通過連接器接口與外部傳感器連接，輸出端通過CAN總線與轉(zhuǎn)存單元導(dǎo)通，轉(zhuǎn)存單元與采集終端相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CAN總線技術(shù)的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述采集單元A及采集單元B結(jié)構(gòu)相同，包括信號調(diào)理模塊、微控制器A及CAN驅(qū)動器A，所述信號調(diào)理模塊輸入端與傳感器接口電連接，輸出端依次與微控制器A及CAN驅(qū)動器A串行相連，所述CAN驅(qū)動器A與CAN總線導(dǎo)通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CAN總線技術(shù)的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)存單元包括422接口、FPGA、存儲器、微控制器B及CAN驅(qū)動器B，所述FPGA通過422接口與采集終端導(dǎo)通，并分別與存儲器及微控制器B相連，所述微控制器B通過CAN驅(qū)動器B與CAN總線導(dǎo)通。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種基于CAN總線技術(shù)的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述CAN總線為雙絞線。
【專利摘要】本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種基于CAN總線技術(shù)的分布式多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由采集單元A、采集單元B、一臺轉(zhuǎn)存單元以及采集終端組成，采集單元A與采集單元B的輸入端均通過連接器接口與外部傳感器連接，輸出端通過CAN總線與轉(zhuǎn)存單元導(dǎo)通，轉(zhuǎn)存單元與采集終端相連。本實(shí)用新型將集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相結(jié)合，可以分布式控制多個(gè)采集平臺的多通道傳感器信號。其通信協(xié)議簡單靈活，效率高，實(shí)時(shí)性好，可靠性高。轉(zhuǎn)存單元使用CAN轉(zhuǎn)422接口，有效延長了傳輸距離。通過增加采集裝置的數(shù)量可以很容易測量更多平臺的傳感器信號。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN205263583
【申請?zhí)枴緾N201521125834
【發(fā)明人】瞿林, 陳景東, 葛冉, 俞波
【申請人】臨境聲學(xué)科技江蘇有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月30日