一种基于can总线技术的分布式多通道数据采集系统的制作方法
【专利说明】
[0001 ] 技术领域:
[0002]本实用新型涉及数据采集领域，尤其涉及一种基于CAN总线技术的分布式多通道数据采集系统。
[0003]【背景技术】:
[0004]传感器数据采集技术已经越来越多的应用到了航天、航海、医疗诊断、工业生产、地质勘探等各个领域。从硬件结构上分，当前传感器数据采集系统大致可以分为微型计算机数据采集系统和集散型数据采集系统。微型计算机数据采集系统是由传感器、多路模拟开关、运算放大器、采样保持器、A/D转换器、计算机以及其他外围设备等组成。而集散型数据采集系统由若干个“数据采集站”、通信接口、上位机等组成。多通道数据采集系统的优势在于可以获取多传感器的现场采集数据，充分利用不同传感器在时间或空间上的某种特定的联系或信息上的互补来对被测对象做更深层次的描述和分析。当需要对不同区域的多种现场数据进行采集，并实时监测，根据他们之间的联系，来更好的评定测试对象时，集散型数据采集系统或者多通道数据采集系统都会存在着局限性，前者测量通道扩展不灵活，后者测量区域局限，且长线传输能力差，易被干扰，实时性低等。所以就需要开发出一种高可靠的分布式多通道数据采集系统。
[0005]CAN总线，作为多节点互联的现场总线之一，推进了数字化通信技术的发展，当信号以最高速率IMbit/s传输时，通信距离可达40m，实时性较高。当信号传输距离达到1km时，仍然可以提供5Kbit/s的数据传输速率。而且它可挂接节点多、总线利用率高、错误处理和检错机制可靠、发送的信息遭到破坏后可自动重发、节点在错误严重的情况下自动退出总线等突出优点。然而国际上对CAN总线应用层协议没有一个统一的标准，一些公司研发的协议都是为大型工业控制系统服务的，对于一般的传感器数据采集通信网络，这种协议过于复杂，可操作性不强。
[0006]【实用新型内容】:
[0007]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种不仅可以实现分布式的数据采集，也可以在单个平台上完成多传感器数据的采集，而且传感器数字化传输的模式可以提高数据的抗干扰能力，以及传输的距离的技术方案:
[0008]—种基于CAN总线技术的分布式多通道数据采集系统，由采集单元A、采集单元B、一台转存单元以及采集终端组成，采集单元A与采集单元B的输入端均通过连接器接口与外部传感器连接，输出端通过CAN总线与转存单元导通，转存单元与采集终端相连。
[0009]作为优选，采集单元A及采集单元B结构相同，包括信号调理模块、微控制器A及CAN驱动器A，信号调理模块输入端与传感器接口电连接，输出端依次与微控制器A及CAN驱动器A串行相连，所述CAN驱动器A与CAN总线导通。
[0010]作为优选，转存单元包括422接口、FPGA、存储器、微控制器B及CAN驱动器B，所述FPGA通过422接口与采集终端导通，并分别与存储器及微控制器B相连，微控制器B通过CAN驱动器B与CAN总线导通。
[0011]作为优选，CAN总线为双绞线。
[0012]本实用新型的有益效果在于:
[0013](I)本实用新型将集散型数据采集系统与多通道数据采集系统相结合，可以分布式控制多个采集平台的多通道传感器信号。
[0014](2)本实用新型通信协议简单灵活，效率高，实时性好，可靠性高。
[0015](3)在实用新型中转存单元使用CAN转422接口，有效延长了传输距离。
[0016](4)实用新型中通过增加采集单元的数量可以很容易测量更多平台的传感器信号。
[0017]【附图说明】:
[0018]图1为本实用新型单元组成框图；
[0019]图2为采集系统硬件结构图。
[0020]【具体实施方式】:
[0021]为使本实用新型的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
[0022]如图1，图2所示，本实用新型设计了一种基于CAN总线技术的分布式多通道数据采集系统，由采集单元A 1、采集单元B 2、一台转存单元3以及采集终端4组成，采集单元A I与采集单元B 2的输入端均通过连接器接口 5与外部传感器6连接，输出端通过CAN总线7与转存单元3导通，转存单元3与采集终端4相连。当测量任务增多时，CAN总线7上可以扩展采集单元的数量。若总线传输速率为IMbps时，最大可以扩展节点数量为32个。
[0023]其中的采集单元AI及采集单元B 2结构相同，包括信号调理模块8、微控制器A 9及CAN驱动器A 10，信号调理模块8输入端与传感器接口 5电连接，输出端依次与微控制器A9及CAN驱动器A 10串行相连，CAN驱动器A 10与CAN总线7导通。每个采集单元可以完成8通道传感器数据的采集，通过CAN总线7接口传到CAN网络;转存单元3接收CAN总线7上的数据，完成信息融合，并通过RS422总线将需要的数据传输给采集终端4，同时转存单元3还接了一片FLASH存储器，将采集的数据循环存储备份，便于后期故障追溯。
[0024]同时，转存单元3包括422接口 11、FPGA 12、存储器13、微控制器B 14及CAN驱动器B15, FPGA 12通过422接口 11与采集终端4导通，并分别与存储器13及微控制器B 14相连，微控制器B 14通过CAN驱动器B 15与CAN总线7导通。采用的CAN总线7为双绞线。
[0025]基于系统执行效率和开发难度考虑，设计了适于本传感器采集网络的CAN总线应用层协议，该协议具有以下特点:(I)基于CAN2.0B协议，并增加了数据检错能力。(2)采用标准帧格式，节约总线时间，增加总线传输速率。(3)设立优先级位，通过总线仲裁，高优先级的节点优先发送。(4)使用消息过滤，各个节点都有自己的ID号，通过标识符ID与传送的报文ID逐一对比，来判断标识码是否参与过滤。(5 )节点响应方式，主节点给采集子节点依次发送点名指令，各个采集子节点收到有效指令之后连续发出缓存好的5帧数据。
[0026]上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。
【主权项】
1.一种基于CAN总线技术的分布式多通道数据采集系统，其特征在于:由采集单元A、采集单元B、一台转存单元以及采集终端组成，所述采集单元A与采集单元B的输入端均通过连接器接口与外部传感器连接，输出端通过CAN总线与转存单元导通，转存单元与采集终端相连。2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线技术的分布式多通道数据采集系统，其特征在于:所述采集单元A及采集单元B结构相同，包括信号调理模块、微控制器A及CAN驱动器A，所述信号调理模块输入端与传感器接口电连接，输出端依次与微控制器A及CAN驱动器A串行相连，所述CAN驱动器A与CAN总线导通。3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线技术的分布式多通道数据采集系统，其特征在于:所述转存单元包括422接口、FPGA、存储器、微控制器B及CAN驱动器B，所述FPGA通过422接口与采集终端导通，并分别与存储器及微控制器B相连，所述微控制器B通过CAN驱动器B与CAN总线导通。4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于CAN总线技术的分布式多通道数据采集系统，其特征在于:所述CAN总线为双绞线。
【专利摘要】本实用新型设计了一种基于CAN总线技术的分布式多通道数据采集系统，由采集单元A、采集单元B、一台转存单元以及采集终端组成，采集单元A与采集单元B的输入端均通过连接器接口与外部传感器连接，输出端通过CAN总线与转存单元导通，转存单元与采集终端相连。本实用新型将集散型数据采集系统与多通道数据采集系统相结合，可以分布式控制多个采集平台的多通道传感器信号。其通信协议简单灵活，效率高，实时性好，可靠性高。转存单元使用CAN转422接口，有效延长了传输距离。通过增加采集装置的数量可以很容易测量更多平台的传感器信号。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN205263583
【申请号】CN201521125834
【发明人】瞿林, 陈景东, 葛冉, 俞波
【申请人】临境声学科技江苏有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月30日