CAN总线节点设计
基于CAN总线节点通信的设计与实现
毕业设计设计题目：基于CAN总线节点通信的设计与实现系别：计算机科学与技术系班级：06计本1班姓名：指导教师：2012年6月* 日基于CAN总线节点通信的设计与实现摘要本设计是基于CAN总线节点的网络通信。
设计的硬件用到了ARM处理器，CAN 总线模块(主要有控制器MCPC2510，收发器82C250等)，PC机，虚拟机。
设计实现了用ARM处理器通过SPI串口总线[1]将信息发送各给CAN总线，利用芯片MCP2510作为控制器控制收发器采集CAN总线上的信息，然后通过设置好的CAN 总线模块的自回环模式实现将采集到的信息自收自发。
ARM处理器会通过TCP协议，CAN总线是一种新兴的现场总线[2]，短短时间内就成为了国际上应用最广泛的现场总线之一，其成本低，能耗小，稳定性高，抗干扰强，传输速度快，传输距离远。
被广大的技术人员所喜爱。
CAN总线开始只是应用于汽车行业，后来由于其众多的优点被逐渐拓展到各个领域，广为人们认知和应用。
TCP同UDP协议一样属于运输层协议。
不同的是它是基于字节流的，是一种面向连接的，可靠的通信协议。
TCP协议通过三个报文段完成连接的建立，这个过程称为三次握手。
TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算和校验。
本设计采用了TCP协议就是因为它的可靠性。
套接字(Socket)是为了在多个TCP连接或多个应用程序进程需要通过同一个TCP协议端口传输数据时，为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供的接口。
关键词：CAN总线，MCP2510，TCP协议,虚拟机。
Based on the CAN bus communication designand ImplementationAbstractThe design is based on CAN bus network communication. Design of the hardware used in the ARM processor, CAN bus module ( the main controller MCPC2510, transceiver82C250, PC machine, a virtual machine ).Design and implementation of a ARM processor through the SPI serial bus to send information to the CAN bus, using chip MCP2510 as the controller controls the transceiver to collect the information of the CAN bus, and then through the set of CAN bus module self loopback mode to achieve the information collected since the resumption of spontaneous. The ARM processor via the TCP protocol,CAN bus is a new kind of field bus, a short time has become the international most widely used one of the field bus, its low cost, low energy consumption, high stability, strong interference resistance, high transmission speed, the transmission distance. The vast majority of technical staff favorite. CAN bus is used in the automotive industry, and later because of its numerous advantages are gradually extended to various fields widely, cognition and application.TCP and UDP protocol as a transport layer protocol. Different is that it is based on a stream of bytes, is a connection-oriented, reliable communication protocol. The TCP protocol through the three message segment linking the establishment, this process is called the three handshake. TCP uses a checksum function to test whether there is an error in the data; sending and receiving are the calculation and validation. This design uses the TCP protocol because of its reliability.Socket ( Socket ) to a TCP connection or a plurality of application process through the same TCP protocol port data transfer, in order to distinguish the different application processes and connections, many computer operating system to the application and the TCP / IP protocol interaction interface.Key words: CAN bus, MCP2510, TCP protocol, virtual machine目录1绪论 (2)1.1 can总线概述： (2)2.2 套接字Socket概述: (3)2 CAN总线原理基础 (4)2.1 CAN总线发展史 (4)2.2 CAN总线的优势 (4)2.3 CAN总线的电气特点 (5)2.4 can总线的MAC帧结构 (6)2.5 can控制器MCP2510简介 (6)3 linux网络编程基础 (10)3.1 linux简介 (10)3.2 TCP/IP协议 (10)3.2.1 TPC/IP简介 (10)3.2.2 TCP和UDP简介 (11)3.2.3 三次握手 (12)3.3 socket套接字 (13)3.3.1 socket简介 (13)3.3.2 Socket套接字主要类型 (14)3.3.3 套接字的使用步骤 (14)4系统的设计 (17)4.1 系统的总体设计概述 (17)5系统各部分的详细设计 (18)5.1 超级终端的建立 (18)5.2 CAN模块详细设计 (18)5.2.1 can的初始化 (18)5.2.2 CAN数据接收 (20)5.2.3 CAN数据发送 (21)5.2.4 CAN总线数据的自发自收 (23)5.3 TCP协议网络传输详细设计： (25)5.3.1 ARM目标板服务器的设计 (25)5.3.2 虚拟机客户端的设计 (27)6系统测试 (30)6.1 CAN自发自收的测试 (30)6.2 TCP协议通信测试 (30)6.3 总体测试 (30)7 结束语 (31)谢辞 (32)参考文献 (33)附录 (34)外文资料 (40)中文翻译 (46)1绪论1.1 can总线概述：随着人们生活水平的不断进步，科学技术的不断创新发展，导致了自动化系统的深刻变革。
基于c8051f560的can总线通信节点设计
基于c8051f560的can总线通信节点设计CAN总线通信节点（Controller Area Network，CAN）作为一种局域网络技术，主要用于定位控制、测量仪器、仪表和驱动电子设备之间的数据传输。
它利用高效、可靠、免维护的特性，在汽车制造业、医疗设备领域、物联网（IoT）应用中发挥着巨大的作用。
基于C8051F560的CAN总线通信节点，使用Silicon Laboratories的C8051F560单片机作为核心控制器，它采用精简的8位指令集和九元处理器架构，集成极快的内核时钟、高精度的计时器、完善的外设、强大的存储单元，可以满足对CAN总线执行板载通信设备的要求。
C8051F560内置支持CAN2.0协议标准的CAN 协议栈，集成了ARM Cortex M0内核，采用CAN 2.0A和CAN 2.0B协议，为host CPU 芯片提供管理模式和运行模式，延用现有CAN协议，具有良好的兼容性和即插即用的功能，可以最大程度的满足CAN网络的联网要求。
此外，内置的双模CAN总线控制器可以支持高速总线（1 Mbps）和低速总线（50 Kbps），以及更加节能的低功耗（0.185 mA），让设备扩展、网络管理变得更容易。
最后，C8051F560还集成了一个双通道CAN总线收发器，可以实现双层CAN消息收发，保证CAN总线质量，以及节点之间传输数据的一致性。
因此，能够有效帮助提高CAN网络的效率，减少通信故障率，进而保证Accuracy and reliability of the data transmitted.总的来说，C8051F560的CAN总线通信节点设计能够实现高效的数据传输、稳定的信号传输，以及节约能源和简化节点连接，内置的CAN协议栈、双模CAN总线控制器和双通道CAN总线收发器使得CAN网络更加可靠，受到广大用户的欢迎。
CAN总线节点设计
CAN总线节点设计
简介
CAN总线是一种基于总线的通信系统，它允许在有限的带宽中实现大
量低速I/O。
CAN总线可以用于连接各种设备，如控制器、传感器、执行
器等，而它的架构可以支持多路文件传输。
CAN通信系统最常用于设计汽
车电子系统，该系统可以允许多种终端设备工作在不同的节点上，从而实
现复杂的汽车电子系统的结构化管理。
本文将介绍CAN总线节点的设计，
包括CAN总线的结构、CAN总线消息格式以及CAN总线节点设计要素。
CAN总线是一种广泛使用的系统，它由一组多个总线节点组成，用于
传输控制、监视和数据通信信号。
CAN总线的架构类似于星型结构，但
是它不是点对点的连接，而是一个多端点的共享总线。
每个节点都是一
个独立的硬件单元，它可以发送和接收数据。
传输的速率可以在10Kbps
到1Mbps之间进行调整，这取决于总线的长度和电缆类型。
CAN总线的消息是以帧格式传输的，帧包括控制字段、数据长度代码、标识符和数据字段等。
控制字段可以用来标识消息类型，如请求、通知、
应答等。
数据长度代码是用来指示数据字段长度的，标识符是用来标识特
定消息的，而数据字段则包含了数据。
基于CAN总线智能节点的设计
基于CAN总线智能节点的设计
CAN 总线最早是德国的BOSCH 公司为解决汽车的监测，控制系统而设计的。
现在，已由汽车行业扩展到过程工业，机械工业，机器人和楼宇自动化等领域。
总结各个领域中的应用实例，CAN 通信设计的关键在于各个通信模块的设计与实现。
通信信号一般有模拟量输入／输出(电压电流采集模块)，开关
量输入＼输出，数字量输入＼输出(如计数器模块)等。
本文重点就模拟量输入
模块和开关量输入模块的设计，采用具有CAN 接口的C8051F550 单片机作为系统设计的从节点，用来采集模拟量和开关量，实现与上位机中央控制器的通信。
1 CAN 总线通信网络系统
如图1 所示，本设计中通过带有终端器(120 欧电阻)的通信介质(双绞线)将上位机和底层模块连接起来。
实验中，终端电阻和双绞线阻抗的匹配确保了数据信号不会在总线的两端反射。
上位机(主节点)采用USB—CAN 接口适配器(型号GYB507)，使PC 机直接通过USB 接口就可连入CAN 总线网络，成为一个标准的CAN 节点。
配合总线通信测试软件CANtool 的使用，可直接配置PC 机的发送与接收状态，通信速率和报文滤波功能等。
同时，还可实时监测显示网络中各从节点与PC 机的数据通信，应用简单、方便。
图1 CAN 总线通信网络结构
2 智能节点硬件设计
传统的从节点设计是将CPU 与CAN 总线控制器和总线收发器相连后再连入总线网络，这样使CPU 外围电路复杂化，整个系统受外部影响较大。
为了
解决这一问题，很多单片机厂商都将CAN 控制器集成在单片机上。
本文中选。
CAN总线节点软件的设计与实现的开题报告
CAN总线节点软件的设计与实现的开题报告一、选题背景CAN总线作为一种现代通信技术已经得到很广泛的应用，尤其在汽车电子、机械自动化等领域中。
CAN总线节点软件设计是CAN总线应用的基础，其主要任务是实现CAN网络中节点的数据收发以及处理，控制节点的状态机状态转换，实现数据信号的解析和封装等关键功能。
本次选题的背景是本人目前所在的公司正在开展CAN总线应用方面的业务拓展，并需开发针对不同应用场景的CAN总线节点软件。
因此，设计与实现一款通用可靠的CAN总线节点软件具有重要的现实意义和实践价值。
二、研究目的和意义CAN总线节点软件是CAN网络应用中的关键部分，研究其设计与实现具有下列目的和意义：1. 提升CAN总线应用的可靠性和稳定性CAN总线应用涉及到的设备种类繁多，节点布局分散，通常需要长时间持续运行，因此，CAN节点软件需具有高可靠性和稳定性，避免因软件问题导致系统中断或出错，从而造成严重的后果。
2. 提高CAN总线应用的通用性和灵活性CAN总线应用与行业领域相关度高，节点的属性和应用场景多种多样，因此开发一款具有通用适用性的CAN总线软件非常重要，可减少时间成本和开发难度，并提高软件的灵活性与可定制性。
3. 探究CAN总线节点软件的设计与实现方法CAN总线节点软件运行稳定可靠的关键在于其设计与实现，探究其中的技术路线和方法，能够充分挖掘CAN总线应用的潜力，为后来的CAN应用开发提供借鉴和优化，同时拓展和深化本人在CAN总线技术方面的理论和技术水平。
三、拟解决的问题CAN总线节点软件在实施过程中，通常会遇到以下问题：1. CAN数据的收发过程中容易发生数据丢失或者数据冲突的情况，造成数据传输失效或者底层硬件工作异常。
2. 状态机设计困难，难以实现各个节点之间状态的转换，而状态的转换对于整个系统的稳定性起着至关重要的作用。
3. CAN数据帧的解析封装过程比较复杂，因为CAN数据帧包含了多个不同的字段，而这些字段的解析需要考虑到底层硬件的特性和约束。
CAN总线温度控制节点设计
目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 研究意义及其内容 (2)1.2.1 研究意义 (2)1.2.2 研究内容 (2)第二章软件驱动模块设计 (3)2.1 软件模块设计概述 (3)2.2 温度数据采集模块的软件设计 (4)2.2.1 ds18b20硬件电路图 (4)2.2.2 ds18b20工作时序 (5)2.2.3 ds18b20的温度转换 (8)2.2.4 数据采集模块的程序流程 (8)2.3 键盘功能模块软件设计 (9)2.3.1 按键与单片机连接图 (9)2.3.2 温度设置独立键盘子程序流程 (10)2.3.3 按键的软件消抖措施 (11)2.4 液晶显示软件设计 (12)2.5 PID算法程序设计 (17)2.5.1 PID概述 (17)2.5.2 数学模型的建立 (17)第三章系统软件调试及测试数据 (20)3.1 软件模块调试 (20)3.2 测试数据 (20)总结与展望 (22)参考文献 (23)致谢 (24)附录：硬件原理图及其实物图..................................................................... 错误！未定义书签。
CAN总线温度控制节点是基于51单片机和CAN控制器设计的节点监控系统，此系统分为一个远程监控节点和一个本地节点，这两个节点之间可以实现双向通信，远程监控节点负责采集水的温度，它通过CAN总线通信技术把温度数据发送到本地节点，本地节点可以通过键盘设置期望温度值，利用CAN总线通信技术，将控制信号发送到远程监控节点，然后远程监控节点用PID控制算法对水温进行控制。
此系统包括软件和硬件两部分。
本论文完成了CAN总线监控系统中的软件模块设计，包括按键模块、温度采集模块、液晶显示模块以及PID控制算法模块，软件模块为整个系统的实现建立了一个良好的平台。
关键词：CAN总线；温度采集；PID控制算法The CAN bus temperature control node is monitoring system based on CAN bus and 52 single-chip microcomputer,which is one major note and one minor note included. The two notes can realize two-way communication between them,the remote monitoring node is responsible for the collection of water temperature,it can send the temperature data to the local node by the CAN bus communication technology,and the local note can set the desired temperature by the keyboard, and the local node can send control signals to the remote monitoring node by the CAN bus communication technology,and then the remote monitoring note can use the PID control algorithm to control the water temperature .The system includes hardware and software,and I completed software module design, including design of two independent keys,the temperature acquisition module，the liquid crystal display module and the PID control algorithm module.The software module make a good platform for the completion of the whole system.Keywords:CAN bus;software design;PID control algorithm第一章绪论1.1 课题背景现场总线是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络，是用作现场控制系统的、直接与所有受控节点串行相连的通信网络。
基于CAN总线分布式控制系统智能节点的设计
基于CAN总线分布式控制系统智能节点的设计前言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。
CAN(Controller Area Network)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RS-485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控制器接口芯片82C250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。
CAN总线节点设计说明
一、现场总线、现场总线系统(FCS)、现场总线智能节点现场总线现场总线是一种工业数据总线，它主要解决现场的智能化仪表、控制器、协作机构等现场设备间的数字通讯以与这些现场设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
近年来，国际上形成了多种成熟的现场总线，较为著名的有过程现场总线PROFIBUS(Process Fieldbus)、基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)、控制器局域网现场总线CANbus(Control Area Network)、可寻址远程传感器数据通路(HART)和局部操作网络(LONWORKS)。
从资料分析和应用实践来看，FF、LONWORKS或HART与国的技术状况和承受能力有一定距离。
CAN总线更适合我国国情，其通信芯片价格较为低廉。
本项目研制的智能节点就采用了CAN 总线技术。
CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测量仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。
他是一种多主总线，通信介质可以使双绞线、同轴电缆和光导纤维。
通信速率可达1Mbps 。
归纳起来，CAN总线主要有以下特点：（1）、网络中任一节点均可作为主节点，主动发送数据。
解决了许多传统总线的从节点无法主动向其他节点发送数据的难题，给用户的系统设计提供了极大的灵活性。
（2）、CAN网络中节点可分优先权满足不同要求。
（3）、抗干扰能力强，速度快，且工程简单，普通双绞线40米时可达1Mbps 。
（4）、调试维护方便。
（5）、CAN用户可以定义自己的CAN语言，即子层数据协议，然而这个协议需遵守ISO/OSI 参考模型的第7层（应用层）标准。
当然，用户也可以使用标准的CAN子层数据协议，如工业标准CAN协议Allen-Bradley’s DEVICE net ，直接利用它们进行方案开发，通过这些数据协议，建立了应用层与物理层之间的联系。
（6）、CAN协议采用CRC校样并可提供相应的错误处理功能，保证数据的可靠性。
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一、现场总线、现场总线系统(FCS)、现场总线智能节点现场总线现场总线是一种工业数据总线，它主要解决现场的智能化仪表、控制器、协作机构等现场设备间的数字通讯以及这些现场设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
近年来，国际上形成了多种成熟的现场总线，较为著名的有过程现场总线PROFIBUS(Process Fieldbus)、基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)、控制器局域网现场总线CANbus(Control Area Network)、可寻址远程传感器数据通路(HART)和局部操作网络(LONWORKS)。
从资料分析和应用实践来看，FF、LONWORKS或HART与国内的技术状况和承受能力有一定距离。
CAN总线更适合我国国情，其通信芯片价格较为低廉。
本项目研制的智能节点就采用了CAN总线技术。
CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测量仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。
他是一种多主总线，通信介质可以使双绞线、同轴电缆和光导纤维。
通信速率可达1Mbps 。
归纳起来，CAN总线主要有以下特点：（1）、网络中任一节点均可作为主节点，主动发送数据。
解决了许多传统总线的从节点无法主动向其他节点发送数据的难题，给用户的系统设计提供了极大的灵活性。
（2）、CAN网络中节点可分优先权满足不同要求。
（3）、抗干扰能力强，速度快，且工程简单，普通双绞线40米时可达1Mbps 。
（4）、调试维护方便。
（5）、CAN用户可以定义自己的CAN语言，即子层数据协议，然而这个协议需遵守ISO/OSI 参考模型的第7层（应用层）标准。
当然，用户也可以使用标准的CAN子层数据协议，如工业标准CAN协议Allen-Bradley’s DEVICE net ，直接利用它们进行方案开发，通过这些数据协议，建立了应用层与物理层之间的联系。
（6）、CAN协议采用CRC校样并可提供相应的错误处理功能，保证数据的可靠性。
CAN总线是基于发送报文的编码，而不是对CAN控制节点进行编码，故增添或删减CAN上的控制节点不会对系统造成太大的影响。
本文结合作者工作中的体会，首先介绍了CAN协议的有关内容，接着,以SJA1000为例介绍如何建立简单的通信，并给出了它的软硬件设计，最后，探讨了应用中对CAN控制器进行初始化的一些问题。
CAN协议（1）、CAN报文格式CAN系统中，数据在节点间发送和接收以4种不同类型的帧（数据帧、远程帧、出错帧、超载帧）出现。
其中最常见的是数据帧和远程帧。
每种帧有其相应的帧格式。
CAN控制节点发送数据时，SJA1000的TX0脚输出位序列。
用逻辑分析仪捕捉了一个数据帧，它由7种位场构成:帧起始、仲裁场、控制场、数据场、校验场、应答场和帧结束。
数据帧结构①帧起始（SOF），包含一个显性位，用于硬同步。
②仲裁场（ARBITRATIONFIELD），包含11个报文标识位和1个RTR位。
报文标识位的高7位不能全为“1”，RTR位用以区分数据帧和远程帧，数据帧为“0”，远程帧为“1”，这12位提供报文的优先权。
总线通过这12位进行总线仲裁，数越小，优先权越高。
③控制场（CONTROLFIELD），包含2位备用位和4位数据长度码。
④数据场（DATAFIELD）。
⑤循环冗余CRC校验场（CRCFIELD），包含15位CRC序列和1位界定符（隐性位“1”）。
⑥应答场（ACKFIELD），包含应答间隙和应答界定符各1位，应答间隙为隐性位。
CAN总线上所有收到正确报文的CAN控制器将隐性位改为显性位，发送者借此确认它已发送完一条完整和正确的消息。
若报文有误，或被仲裁退出（由于优先级较低），发送者将会重发报文。
⑦帧结束(EOF)，包含7个隐性位。
远程帧用于请求与其有相同标识符的数据帧，它与数据帧的区别在于RTR位、数据场。
（2）、CAN节点状态CAN总线上的每个节点总处于错误主动（ERRORACTIVE）、错误被动（ERRORPASSIVE）和脱离总线（BUSOFF）其中的一种状态。
CAN协议定义了5种错误类型，并由CAN控制器的发送错误寄存器（REC）和接收错误寄存器（TEC）分别对错误进行计数。
CAN节点的状态便由这两个错误寄存器决定。
当两个寄存器的值都小于126时，节点处于错误主动状态，此时节点遇到错误发送主动错误帧；当其中一个错误寄存器的值大于126时，节点处于错误被动状态,此时节点遇到错误发送被动错误帧；当发送寄存器的值大于255时，节点处于BUSOFF状态,此时节点对总线无影响。
（3）、CAN节点监听总线机制CAN控制器不停地接收总线上的数据,由此完成对总线的监听。
当它发送报文时，接收的数据会被放入接收缓存，并与发送的数据进行比较。
若发送的报文标识符是“1”，接收的是“0”（总线完成“线与”的功能），则该节点停止发送，等总线空闲后，重新发送报文。
这样来完成总线仲裁。
一节点发送完一份报文后，可在该节点的接收缓存找到该报文。
该报文会被随后接收的数据覆盖。
CAN节点监听到其他节点发送的错误帧后，会根据自身的状态发送相应的错误帧。
故总线上的错误帧是由所有CAN节点发送的错误帧叠加而成。
CAN通过它来完成局部错误全局化。
CAN卓越的特性，性能的可靠和独特的设计，特别适合工业过程互控设备互联。
因此，越来越受工业界重视，并已被公认为是最有前途的现场总线之一。
现场总线控制系统FCS将分散在各个工业现场的智能仪表通过数字现场总线连为一体，并与控制室中的控制器和监视器一起就构成现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）。
在FCS中，有现场智能仪表完成数据采集、数据处理、控制运算和数据输出等功能。
现场智能仪表采集到的数据通过现场总线传到控制室中的控制设备上，控制设备监视各个现场仪表的运行状态，持有各智能仪表上传的数据，同时完成少量现场智能仪表无法完成的高级控制功能。
现场总线中的智能仪表因其可在测量数据的基础上完成对工业过程的控制，是控制系统的危险进一步分散。
从而体现了“控制分散，危险分散”的设计思想。
现场总线智能节点把连在现场总线上的智能仪表称为现场总线智能节点。
现场总线智能节点是FCS的现场自动化设备，是构成FCS的基础。
目前现场总线智能节点的特点是采用先进的单片机技术和微电子技术，具有体积小、功耗底、可靠性高的特点，并具有标准化的现场总线接口。
二、现场总线智能节点总体方案设计智能节点既有CPU、内存、接口和通信等数字信号处理，还有非电量信号监测变换和放大的模拟信号处理。
由于必须安装在生产现场和生产装置上，而且工作环境十分恶劣，对于易燃易爆场所，必须提供总线供电的本质安全，这就要求微处理器体积小、功能全、性能好、可靠性高、耗电少。
另外，现场通信网络分布于生产现场，网络节点具有互换性和互操作性，并有节点构成虚拟控制路，这就要求采用先进的网络技术和分布式数据库系统。
本课题研制的智能节点将现场总线技术和智能仪表技术相结合，具有以下主要功能：（1）、每5秒钟采集一次温度、值，并在整点时刻记下温度值，数据保存一个月。
温度传感器(如热电耦)感知被测对象温度，温度信号在仪表中经过处理变成电信号，电信号再经A/D 转换器将其变为数字量，然后送入CPU中进行后续处理。
通过在仪表存储器中预置不同的测温元件的热电特性，可由测得的电信号直接得到被测介质温度。
（2）、测量数据越限报警：根据被测温度正常范围设定温度报警限，当被测数据越过报警限时，智能节点自动给出报警信息，该信息一方面在智能节点本地显示，另一方面传送给上位机。
（3）、故障诊断：智能节点发生故障时，在仪表显示面板上给出故障信息，并把信息传送给上位机。
上位机种不仅显示故障类限，还显示故障原因和故障处理意见的详细信息。
（4）、自标定：通过在A/D转换器输入端中加零电压及满量程电压。
对仪表的零点和满量程自动进行标定。
自标定的思路是：当施加某一电压时，在仪表输出端应给出对应于该电压的输出温度值。
若输入电压和该电压对应的温度值不吻合，就要自动调整仪表有关系数，直至二者一致。
这种标定主要是针对仪表电子线路部分的，目的是减小系统误差，提高系统精度。
（5）、掉电保护：智能仪表用非易失性存储器NVRAM作为设定参数和有关测量数据的存储空间，NVRAM自带锂电池，数据不会因为瞬间掉电而丢失，一旦重新上电，仪表可从存储器中读出保存数据，保证仪表正常工作。
（6）、控制器的执行算法模块主要采用了增量型PID控制算法和模块控制算法，PID控制的参数可预先设定。
程序开始运行后，被控量的偏差较大，此时将采用增量型PID控制算法根据被测量偏差e，偏差变化量△e在实时响应曲线中所处的不同阶段自动调节比例，积分，微分系数，实现系数的自寻优，使被控量尽快回到设定值附近；然后，当偏差处于某一预定范围时，将采用模糊控制算法减少控制量对被控量微小变化产生过于灵敏的动作，防止被控量在设定值附近产生振荡现象，实现PID控制算法和模糊控制算法的理想结合。
三、智能节点的软硬件介绍图1 智能节点的原理框图智能节点以Intel公司16位单片机80C196KC为核心，80C196单片机由于采用了寄存器——寄存器结构，消除了常规累加器结构所产生的瓶颈效应，提高了操作速度和数据吞吐能力，使最小系统效率高、速度快。
同时，该单片机还具有8通道的10位A/D转换器，具有极高的性能价格比。
80C196KC片内RAM为488字节，他们都可以作为通用寄存器来访问，这使得程序的每一个模块都可以有自己的专用寄存器使用，增强了模块的独立性和抗干扰性。
采用CMOS工艺，其功耗小。
采用8K的EEPROM2816存放程序，8K的RAM6264存放数据，具有掉电保护功能，采用一片可编程并行接口芯片8255来控制显示和键盘。
复位电路采用了一片MAX706，具有低电平复位输出，集强大功能（上电复位、欠电压复位、“看门狗”等）和微小封装（SOT23-5）于一身。
CAN接口电路中采用了PHILIPS公司生产的CAN总线控制器82C200（STA1000）和CAN接口芯片82C250。
电源方案采用体积小、重量轻的AC-DC模块，交流输入范围105~265V，输出两组电源，分别为Vcc、GND(+5V/250mA)和+5V、GND(+5V/150mA)，较简单地完成了电源方案设计。
2、智能节点硬件电路设计目前广泛流行的CAN总线器件有两大类:一类是独立的CAN控制器，如82C200、SJA1000及INTEL82526/82527等；另一类是带有在片CAN的微控制器，如P8XC582及16位微控制器87C196CA/CB等。
根据当前市场开发工具和课题的实际需要，系统全部智能节点均以INTEL16位单片机80C196KC为核心，选用SJA1000作为CAN控制器，并使用了CAN控制器接口芯片82C250。