基于CAN总线的分布式嵌入式远程监控研制

2008-11-26 17:41:29来源: 电子设计应用

  

  摘 要:介绍了针对通信用多逆变模块电源设备的远程监控要求,利用CAN总线与底层多逆变模块连接、通过Web服务器连入Internet的嵌入式远程监控系统。本系统授权用户可在Internet任意一点应用浏览器访问该系统,实现对底层设备群的监控和管理。该系统也可以移植应用到楼宇自动化、工业底层现场设备网络等远程监控场合。

  关键词:远程监控;嵌入式系统;分布式;CAN总线

  前 言

  随着计算机技术和网络技术的飞速发展,Internet网已成为信息交流的重要渠道,基于WebB/S(BroWser/Server)远程监控技术的应用也越来越广泛。将这种技术应用于工业现场控制,用户可在Internet接入的地方,实现对工业现场设备进行远程监控,是当前倍受关注和研究热点的真正意义上的工业控制远程监控系统。CAN bus是一种有效支持分布式控制和实时控制的优秀工业控制现场总线,与其它通信总线相比,具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由CAN总线组成的分布式控制系统与Internet网络连接的嵌入式系统集成后的远程监控系统,可把工业控制现场的数据信息实时可靠地传输,实现工控现场与管理信息系统(MIS)的无缝连接。本系统针对通信用多逆变模块电源系统的远程监控要求,通过CAN总线与底层多逆变电源模块连接、通过Web服务器接入Internet的嵌入式系统,成功实现了对底层工业现场设备的远程监控和管理。

  CAN总线与嵌入式操作系统

  CAN(CoNtroller Area Net)总线

  CAN总线是一种多主总线,通信速率可达1Mb/s。CAN总线的通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等通信数据的成帧处理。CAN bus协议废除了传统的站地址编码,采用了对通信数据块进行编码的方式,这种方法可使网络内的节点个数在理论上不受限制。数据块的标识码由11位或29位二进制数组成,即可定义211或229个不同的数据块。这种按数据块编码的方式,可以使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分布式控制系统中非常有用。因为CAN bus采用短帧格式通信,每帧最多有8个字节数据,可满足工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时,8个字节不会占用总线时间过长,保证了通信系统的实时性要求。同时CAN bus协议采用CRC检验并提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。CAN总线的上述特点非常适合工业现场过程监控设备的互连。

  CAN总线采用多主竞争方式工作和非破坏性总线仲裁技术,总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次,各节点之间实现自由通信。当多个节点同时向总线发信息时,优先级较低的节点会主动退出发送,而优先级较高的节点不受影响。大大节省了总线冲突仲裁时间,在网络负载很重的情况下,也不会出现网络瘫痪的情况。因此,适用于分布式监控系统的数据通讯。

  嵌入式操作系统

  嵌入式操作系统(Embedded Operation System简称EOS)是嵌入式技术或嵌入式系统的关键技术之一。嵌入式系统(Embedded System)是对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。简单的嵌入式系统并不使用操作系统,只包含一些控制流程。但当功能复杂化以后(如图像用户界面和网络支持等),简单的流程控制不能满足系统的要求,这时就必须考虑采用操作系统作为系统软件。嵌入式操作系统uclinux是在Linux2. 0版本的基础上裁减掉存储器管理单元(Memory Management Unit简称MMU)得到的。此外,为了将系统设置成为网络服务器,需另外移植并调试通过支持公共网关接口(CG I:Common Gateway Interface)的HTTP服务器软件BOA。

  系统工作原理

  系统简介

  针对通信用多逆变模块电源系统的远程监控要求,在嵌入式核心板的基础上扩展了CAN总线接口,整个系统称为嵌入式远程监控系统(uCremM)。它基于Motorola公司的ColdFire5272CPU,2M FLASHMEMORY、32M DRAM以及UART、ETHERNET网卡等外围设备接口,CAN总线控制芯片采用英飞凌的82C900,SPI接口支持CAN2. 0B。

  监控系统板利用RS232串口线和双绞线与宿主PC机相连,组成可以交叉编译的开发环境。编译语言为标准C,在宿主PC机上编译uClinux内核并下载到uCremM板上,由uCremMMOUNT上宿主机上的应用程序开发目录,就可以在PC机的L inux环境下进行嵌入式应用程序开发,最后重新编译包括应用程序的内核并烧写到uCremM上的FLASHMEMORY 就完成了监控系统的软件。

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关键字:CAN总线  总线仲裁  CAN协议  模块  嵌入式系统  嵌入式操作系统  CAN控制器

编辑:孙树宾 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2008/1126/article_1416.html
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