2 CAN总线结构
CAN总线主控机系统由单片机系统、CAN总线通信接口、人机接口、点滴速度传感器和串口通信模块及无线通信模块组成。CAN总线通信接口通过双绞线收发数据,实现与执行机的连通。结构框图如图2所示,主控机负责与无线通信网络进行数据传输,同时也是CAN总线网络中的一个节点,在整个系统中起着主导作用,无线通信模块采用2.4 G的nRF2401通信芯片,而CAN总线通信模块采用SJA1000和PCA82C 250,通过单片机控制,实现与其他节点通信。其他从节点除了没有无线收发模块以外,其他部分与主控机完全相同。
2.2 CAN通信模块设计
CAN通信模块是本设计的,它负责系统中主控机和执行器之间的数据通信。单个CAN总线节点由单片机、CAN总线控制器、高速光电耦合器及总线驱动器组成,可编程控制。故称之为智能节点。设计中CAN通信模块采用了独立式的CAN控制器,数据通过对控制器编程写入控制器芯片的发送缓冲区里发送出去,目的节点则负责把数据接收到数据接收缓冲区里,再通过CAN总线接口和单片机之间的数据总线,传递给单片机进行处理。设计方案如图3所示。
无线收发模块采用nRF2401芯片,该芯片具有内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器、功率放大器等功能模块,只需要很少的外围元件,使用非常方便。硬件电路连接实现单片机与nRF2401芯片的接口连接。发送端与接收端硬件连接几乎一样,具有通用性,可以实现半双工通信。单片机使用的是STC89C52,成本低,控制简单,容易扩展。硬件电路如图4所示。
基于CAN总线和无线技术的输液网络化监控系统设计
无线服务终端主要起中心控制主机的作用,通过无线模块将指令发送到CAN总线无线接收控制中心,并接收该控制中心检测数据,显示到服务终端液晶模块中。指令信号可通过按键进行设置,其主程序流程图如图6所示。
完成所有软、硬件后,对CAN总线内部局域网通信、无线收发系统通信、CAN总线与无线收发系统相互通信3部分进行测试,测试内容主要有:CAN总线局域网内部各节点自发自收、相互收发、一对多发送和多对一发送;无线终端与CAN总线之间相互收发;单节点与中心控制主机的收发数据。以上每项测量发送10个字节,所有结果显示正确,各部分数据传输正确,报错率为0%。
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