总线分析仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及总线检测领域，具体地，涉及一种总线分析仪。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展、生产自动化水平的提高，现场总线越来越受到人们的重视。作为现场总线的一种，CAN(ControllerAreaNetwork)总线最早是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网。CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。
[0003]CAN总线分析仪是一种用来监测CAN总线当前运行状态的设备，主要功能是分析总线上的各种参数，从而及时给使用者提供一个直观的窗口来观测CAN总线上各种参数以及运行状况。基于以上背景本文简要介绍了 CAN分析仪的国内外研宄现状，分析了 CAN总线协议，提出了一种CAN总线数据采集系统的设计方案，此方案采用国产龙芯IB作为控制核心，外接CAN收发器与CAN总线进行通信，采用光电耦合器进行隔离，设计了保护电阻，提高了系统的抗干扰性。能够实现对CAN总线数据的收集和处理，并留有USB接口和网络接口，实现远程传输采集控制下端设备。
[0004]本设计方案与国内传统的CAN总线分析仪相比降低了成本，简化了硬件电路结构，通信更加可靠，编程更加简洁，为CAN总线的现场监测和排错提供了快速、准确的解决方案，可以对CAN网络进行可靠的实时监控。同时采用纯国产硬件平台，加上定制化的Linux开源系统，从根本上硬件后门和软件后门，具有很大的创新。
[0005]随着国民经济的发展、生产管理自动化水平的提高和技术的不断进步，现场总线越来越受到人们的重视，CAN总线就是现场总线的一种。控制器局部网(CAN)是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其高性能、高可靠性、实时性等优点现己广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。控制器局部网将在我国迅速普及推广。
[0006]工业控制系统随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步。由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为:控制面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。这类系统是以微型机为核心，将5C技术COMPUTER (计算机技术)、CONTROL (自动控制技术)COMMUNICAT1N (通信技术)、CRT (显示技术)和CHANGE (转换技术)紧密结合的产物。它在适应范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面，较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。
[0007]典型的分散式控制系统由现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成。现场总线(FIELDBUS)能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，因而现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。现场总线的研宄与应用已成为工业数据总线领域的热点。尽管目前对现场总线的研宄尚未能提出一个完善的标准，但现场总线的高性能价格比将吸引众多工业控制系统采用。同时，正由于现场总线的标准尚未统一，也使得现场总线的应用得以不拘一格地发挥，并将为现场总线的完善提供更加丰富的依据。
[0008]由于CAN为愈来愈多不同领域采用和推广，导致要求各种应用领域通信报文的标准化。为此，1991年9月PHILIPS SEMICONDUCTORS制订并发布了 CAN技术规范(VERS1N2.0)。该技术规范包括A和B两部分。2.0A给出了曾在CAN技术规范版本1.2中定义的CAN报文格式，能提供I I位地址；而2.0B给出了标准的和扩展的两种报文格式，提供29位地址。此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具一数字信息交换一高速通信控制器局部网(CAN)国际标准(IS011898)，为控制器局部网标准化、规范化推广铺平了道路。现在，CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。CAN总线在汽车网络领域已经得到了大量的应用，在大多数中高级别车型上，CAN总是首要的解决方案。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
[0009]CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之目前许多RS — 485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性:首先，CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差。其次，CAN总线通过CAN控制器的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。而且，CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。另外，与其它现场总线比较而言，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是目前CAN总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争力的重要原因。由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是最广泛的，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ (奔驰)、BMW(宝马)、PORSCHE (保时捷)、ROLLS.ROYCE (劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了 CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。同时，由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。CAN总线分析仪是一种用来检测CAN总线当前运行状态的设备，主要功能是分析总线上的各种参数，从而及时给使用者提供一个直观的窗口来观测CAN总线上各种参数及运行状况。在国内，由于对CAN总线技术研宄不足，对CAN产品设计的起步时间稍晚，没有深入地参与到高层协议的研宄与定制，导致国内的CAN总线分析工具始终停留在硬件设计上，很少能支持高层协议的，难以对国外的技术构成挑战。因此，在CAN总线分析工具领域，几乎全部是国外厂家的产品，如瑞典KVASER的USB.CAN工具(表1.1)、PC1.CAN工具、PCIECAN工具、德国Ficosa公司的MagicSyncCAN ;与之相应的软件有Kvaser CanKing、FicosaCANica>Vector CANoe、Warwick X-Analyser、Xtm 等，还有许多第三方软件也能支持这些分析工具，多数为英语环境，部分是德语，其软件功能强大、操作相当复杂，需要专门培训才能知道如何操作。
[0010]在本领域中的总线数据的收集和处理的成本很高，电路复杂，无法维护且可靠性低。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种总线分析仪，该总线分析仪具有成本低、结构电路简单、可靠性高、便于维护等特点。
[0012]为了实现上述目的，本发明提供了一种总线分析仪，所述总线分析仪包括:总线收发器和微控制模块，所述总线收发器被配置成连接所述总线以接收所述总线上的数据或给所述总线发送数据，所述微控制模块上设置有光口端口和总线端口以实现串口信号和网络信号的转换，所述总线端口被配置成连接于所述总线收发器以接收或发送串口信号，所述光口端口被配置成连接于光缆以接收或发送网络信号。
[0013]优选地，所述微控制模块包括型号为IB的龙芯处理器以及与所述龙