詹春林

江蘇省儀征市公安局交通警察大隊(duì) 江蘇省揚(yáng)州市 211400

1 現(xiàn)場總線技術(shù)在汽車測(cè)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)

控制裝置、相關(guān)的介質(zhì)以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)總線的主要構(gòu)成成分，而且數(shù)據(jù)總線能夠在計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)信號(hào)共享的功能。這種技術(shù)可以在開發(fā)和設(shè)計(jì)的過程中對(duì)它的總體性能以及系統(tǒng)運(yùn)行效率進(jìn)行高效提升?？偩€產(chǎn)品主要有硬件、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型、數(shù)據(jù)傳遞速度、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、信息長度以及恢復(fù)時(shí)間等構(gòu)成。對(duì)于現(xiàn)場總線技術(shù)在汽車測(cè)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)計(jì)當(dāng)中，工作人員還需要根據(jù)汽車檢測(cè)系統(tǒng)總線的工作原理來制定出較科學(xué)、較合理的總線設(shè)計(jì)方案。方案的內(nèi)容具體表現(xiàn)在汽車檢測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)連接和控制系統(tǒng)硬件等三個(gè)方面的內(nèi)容。

1.1 基于CAN總線的汽車檢測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

從總體上來看，汽車檢測(cè)系統(tǒng)主要由安全性能檢測(cè)設(shè)備、綜合性能檢測(cè)設(shè)備、尾氣排放檢測(cè)設(shè)備加上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成。第一個(gè)工位主要有底盤測(cè)功機(jī)、油耗檢測(cè)儀、廢氣分析儀等組成。第二個(gè)工位是一般是軸重儀、滾筒反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)或平板制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)以及相關(guān)的踏板力計(jì)組成等。第三個(gè)工位主要是側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)、前照燈檢測(cè)儀及噪聲聲級(jí)儀組成。人工檢驗(yàn)工位往往由底盤檢查地坑、底盤間隙檢測(cè)儀、外廓尺寸自動(dòng)測(cè)量儀等組成。從以上設(shè)計(jì)方案我們可以看出，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行特征是整個(gè)CAN總線檢測(cè)站進(jìn)行現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的依據(jù)，發(fā)送鏈接的方式主要是通過相應(yīng)的服務(wù)器進(jìn)行，而且它的數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)主要是由星型網(wǎng)絡(luò)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成。

1.2 CAN總線的汽車檢測(cè)系統(tǒng)連接

從CAN總線的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)工作，我們可以發(fā)現(xiàn)以上說到的每一個(gè)工位都是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的，而且進(jìn)行控制的類型都是作用到CAN總線上。一般情況下，利用計(jì)算機(jī)作用到CAN總線上進(jìn)行控制都可以連接31個(gè)設(shè)備。工位機(jī)和各種通信參數(shù)都可以對(duì)具體的測(cè)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)定，其中工位機(jī)的儀表是根據(jù)相應(yīng)的傳感器設(shè)備運(yùn)行，感應(yīng)器可以完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，而且處理的結(jié)果還能保證一定的精確度。工位機(jī)上的各種配件都可以在不同廠家進(jìn)行購買，在安裝時(shí)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此工位機(jī)和CAN之間的連接形式一般可以分為兩種，這兩種方式的差別是按照不同接口類型來進(jìn)行區(qū)分。工作人員也可以按照具體的汽車檢測(cè)線運(yùn)行特征來進(jìn)行區(qū)分。

1.3 汽車檢測(cè)線中的CAN控制系統(tǒng)硬件

一般來說，在汽車檢驗(yàn)線中，系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要是指CAN節(jié)點(diǎn)中的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊以及控制模塊中的一些硬件設(shè)備，也就是說系統(tǒng)中的硬件設(shè)備主要存在于這兩個(gè)模塊之中。從實(shí)際電路設(shè)計(jì)工作操作的過程，我們可以看出，不同模塊的內(nèi)部構(gòu)造核心和關(guān)鍵以單片機(jī)為主，但是它也需要以外圍電路為總接口作為標(biāo)準(zhǔn)。在程序儲(chǔ)存器方面，如果儲(chǔ)存器的型號(hào)不同，那么其復(fù)位電路的運(yùn)行特點(diǎn)也不同，而且譯碼電路的運(yùn)行特點(diǎn)也有它自己的屬性。在此基礎(chǔ)上，如果想要順利的進(jìn)行模塊控制，工作人員就需要對(duì)CAN控制系統(tǒng)當(dāng)中的硬件進(jìn)行合理的應(yīng)用，也正是對(duì)系統(tǒng)硬件的合理應(yīng)用，才可以有效提高汽車檢測(cè)工作的效率。

1.4 實(shí)際的應(yīng)用情況與應(yīng)用效果

上文我們說到現(xiàn)場總線的汽車檢驗(yàn)系統(tǒng)是由四個(gè)工位機(jī)組成，他們?cè)谑褂眠^程的情況和效果主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：①系統(tǒng)維修方面：如果一個(gè)總線在使用過程中出現(xiàn)問題，不會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。當(dāng)總線上的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，使用現(xiàn)場總線的技術(shù)可以讓其他設(shè)備正常運(yùn)行，而且是有序的運(yùn)行。為了提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在出現(xiàn)設(shè)備維修情況時(shí)，我們可以采取將故障設(shè)備斷開的形式。②使用現(xiàn)場總線技術(shù)之后，我們可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的高速通訊，而且如果傳輸?shù)木嚯x在50m之內(nèi)，那么傳輸速度將可以達(dá)到1Mbps，這就使得檢車效率得到總體提高。③現(xiàn)場總線技術(shù)具有較好的拓展性，因?yàn)槭褂迷摷夹g(shù)進(jìn)行操作的過程中可以對(duì)工位進(jìn)行任意的添加，而且由于它具有現(xiàn)場開放性的特點(diǎn)，我們還可以在一條總線上增加至少31個(gè)設(shè)備。④現(xiàn)場總線技術(shù)的使用還可以為汽車檢測(cè)線節(jié)約工作成本，提高總體經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)楝F(xiàn)場總線技術(shù)主要是通過雙絞線對(duì)上獨(dú)立的設(shè)備進(jìn)行連接，而且在對(duì)控制器進(jìn)行使用時(shí)，它可以利用鑲?cè)胧降姆绞酱砉の粰C(jī)中的工控機(jī)，從這方面來說，它相對(duì)于傳統(tǒng)的總線技術(shù)就起到了節(jié)約項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)開支、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

2 CAN通信協(xié)議的制定與系統(tǒng)軟件的編制

2.1 通信協(xié)議的制定

每一個(gè)獨(dú)立的CAN控制器在運(yùn)行的過程當(dāng)中都會(huì)有屬于自己不同的特征，它主要包括兩種不同性質(zhì)的操作模式。這兩種模式之間的主要差別有構(gòu)成部分、工作原理等，同時(shí)也因?yàn)樗鼧?gòu)成部分和工作原理都不相同，因此對(duì)通信協(xié)議的制定具有重要意義。從CAN系統(tǒng)的構(gòu)成類型上看，如果對(duì)于幀類型進(jìn)行合理的控制，那么系統(tǒng)的功能強(qiáng)度就可以得到提升，除此之外，從系統(tǒng)改造方案的方面我們可以看出，一般我們采用的基礎(chǔ)CAN模式是比較常用的一種模式。

數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯(cuò)幀和超載幀是總線控制器支持CAN通訊協(xié)議約定的四種不同幀格式。在進(jìn)行汽車檢驗(yàn)系統(tǒng)操作的過程中，如果獲得各種各樣的數(shù)據(jù)，我們一般都是以數(shù)據(jù)文件的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，而且在進(jìn)行傳輸時(shí)這些數(shù)據(jù)也都將打包成數(shù)據(jù)幀。進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的方式主要是以報(bào)文方式為單位，如果需要以定文幀的方式進(jìn)行發(fā)送，那么就需要優(yōu)先選擇出單位地址和數(shù)據(jù)組成方式。對(duì)于現(xiàn)在我們使用的網(wǎng)絡(luò)而言，怎樣實(shí)現(xiàn)多種通信，特別是對(duì)于總線仲裁問題的通信以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)劣通信等問題，需要以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為中心和主要標(biāo)志。通俗地講就是當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)多種節(jié)點(diǎn)時(shí)，它們就會(huì)對(duì)總線進(jìn)行競爭。該如何正確地解決這些問題，并且將各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息發(fā)送問題進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)。本文主要介紹CAN總線協(xié)調(diào)多主通信時(shí)采用決定優(yōu)先權(quán)的方式，該方式主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)指定一個(gè)優(yōu)先級(jí)的選擇權(quán)，而且這一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有其唯一的優(yōu)先級(jí)。如果有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，希望能同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，那么優(yōu)先級(jí)就會(huì)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的級(jí)別高低來進(jìn)行整個(gè)競爭總線過程中的優(yōu)先占有權(quán)分配，利用這種方式可以確保信息能夠及時(shí)發(fā)送。

2.2 系統(tǒng)軟件的編制

現(xiàn)場總線技術(shù)使用系統(tǒng)軟件編制主要是由VC編程進(jìn)行主控制，VB編程進(jìn)行報(bào)表程序的控制，軟件系統(tǒng)主要是由微處理器程序和CAN節(jié)點(diǎn)通訊程序構(gòu)成，其中，CAN節(jié)點(diǎn)通訊程序還包括節(jié)點(diǎn)的初始化以及數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接受等多種功能模塊。在對(duì)控制和命令進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過程當(dāng)中，復(fù)位模式會(huì)通過工作模式對(duì)這些寄存在處理器上的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。在對(duì)初始化的內(nèi)部寄存處理器使用的過程中，我們還需要注意每個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊速率要保持高度的一致性。中斷接受方式和查詢接受方式是數(shù)據(jù)接受的兩種主要方式，如果從系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的角度出發(fā)，我們可以使用中斷接受的方式，這樣可以保證緩存器在使用的過程當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出的情況。

3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的通訊方式

3.1 訪問方法

主控、高級(jí)別點(diǎn)的接點(diǎn)控制所有的信號(hào)傳輸、以及順序和時(shí)間是整個(gè)總線上通信權(quán)利的三種類型。這三種通訊類型是指現(xiàn)場總線技術(shù)在使用的過程當(dāng)中，如果主角點(diǎn)要求進(jìn)行通訊時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)都不可以涉及到主角點(diǎn)的通訊過程。如果其他節(jié)點(diǎn)也想要進(jìn)行通訊信息的發(fā)送，那么就可以使用訪問方法。訪問方法還有一種令牌方式，這種方式主要是將一種信息進(jìn)行轉(zhuǎn)移，可以通過每個(gè)節(jié)點(diǎn)循環(huán)的過程中進(jìn)行機(jī)會(huì)通訊的轉(zhuǎn)移。只要每一個(gè)接點(diǎn)在進(jìn)行信息發(fā)布的過程當(dāng)中沒有其他節(jié)點(diǎn)占用通訊線，那么就可以真正的使用CSMA方法進(jìn)行操作，該方法可以讓兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行通訊。對(duì)于不同的操作方式，我們都可以選擇不同的訪問方法，只要使用合理的方法就可以使每一個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)合理的通訊信息傳送。

3.2 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

現(xiàn)場總線技術(shù)在使用的過程中進(jìn)行系統(tǒng)控制，還可以使用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方式。通訊線連接各節(jié)點(diǎn)的方法中，線性結(jié)構(gòu)簡單的直線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以使用在PROFIBUS DP和DeviceNet中，對(duì)于分支結(jié)構(gòu)，我們可以使用在總線分支被限制在幾厘米之內(nèi)的情況中，而且這些分支還可以繼續(xù)進(jìn)行再分支，雖然有的總線不允許任意地進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是卻可以限制通訊線路和長度以及星型結(jié)構(gòu)的方式，這種方式和結(jié)構(gòu)主要流行于計(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)或者打印機(jī)和終端。

4 結(jié)語

為了能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分的發(fā)揮于檢測(cè)線系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)通訊平臺(tái)，我們可以充分地利用總線技術(shù)。在汽車檢測(cè)系統(tǒng)中利用總線技術(shù)可以解決檢測(cè)線中不同工位間以及不同檢測(cè)線間互通信息的技術(shù)問題。希望進(jìn)行汽車檢測(cè)的工作人員能夠熟練掌握總線技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)汽車全自動(dòng)檢測(cè)管理的目標(biāo)。