基于CAN的温度检测系统设计适配卡软件及PC监控界面设计(3)
其次，单次通信量比较小，适合 CAN总线的短帧结构 [7]
。
家庭火灾监控系统主要功能有：现场节点温度烟雾采集、火灾信息记录、异
常数据自动报警、现场参数设置。
在现场检测的两块电路板上，一块带有烟雾传感器和温度传感器，另一块带
有温度传感器。
整个系统是分布式监控系统，由监控计算机、CAN 适配卡、智能节点（n=2）、
CAN网络组成，系统结构如图1-1。 放在现场的智能检测节点，采集到数据后（烟雾传感器输出的电压值、温度
传感器输出的电压值）将数据打包到消息对象的数据帧里，然后 C8051F040 的
CAN控制器监测总线状态，当总线空闲时，开始发送报文。CAN适配卡从 CAN总
线上接收数据，通过RS232 数据线传输给上位机。上位机的监控程序接收到传输
来的数据，处理后显示。当现场数据异常时，监控程序报警模块激活，进行报警。
此外，还可以通过PC 机来设置现场节点的一些参数。
2 准备知识
2．1 现场总线
现场总线较为公认的定义是“从控制室连接到现场设备的双向串行数字通信
总线”。现场总线的本质意义是信息技术对自动化系统底层的现场设备进行改造[8]
。常用的现场总线有：现场基金会总线、HART 通信、Profibus现场总线、CAN
现场总线等。其中CAN 是多主对等系统，支持竞争，是计算机、网络技术在现代
控制技术领域的应用和发展。
2．2 CAN 总线及其通信协议
CAN(Controller Area Network)总线，又称控制器局域网，属于现场总线的
范畴，是在现代汽车技术中领先的一种多主机局部网络互联方案。由于其卓越的
性能、极高的可靠性、独特灵活的设计和低廉的价格，已广泛应用于工业现场控
制、智能大厦、小区安防、交通工具、医疗仪器、环境监控等众多领域 [9]
。与一
般的通信总线相比，CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
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[10]。
这里着重介绍下 CAN的位仲裁机制和CAN报文格式。
CAN总线以报文为单位进行数据传送。报文的优先级结合在11位标识符中。
具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。这种优先级一旦在系统设计时被确
立后就不能再被更改。总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。这种非破坏性位仲
裁方法的优点在于，在网络最终确定哪一个站的报文被传送以前，报文的起始部
分已经在网络上传送了。所有未获得总线读取权的站都成为具有最高优先权报文
的接收站，并且不会在总线再次空闲前发送报文[11]。
在总线中传送的报文，每帧由 7部分组成。CAN协议支持两种报文格式，其
唯一的不同是标识符 ID的长度不同，标准格式为 l1 位，见图2-1，扩展格式为
29位。在标准格式中，报文的起始位称为帧起始(SOF)。然后是由11 位标识符
和远程发送请求位(RTR)组成的仲裁场。RTR 位标明是数据帧还是请求帧，在请
求帧中没有数据字节。控制场包括标识符扩展位（ODE)，指出是标准格式还是
扩展格式。它还包括一个保留位(r0)，为将来扩展使用。它的最后四个字节用来
指明数据场中数据的长度(DLC)。数据场范围为 0~8个字节，其后有一个检测数
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