? 隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，并在各行各業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用，造船業(yè)的自動化集成度也有了很大的提高。為了保證船舶動力設(shè)備安全可靠的運(yùn)行，為管理人員的操作提供可靠、準(zhǔn)確的實(shí)時信息，以及減少人為因素的錯誤判斷和人力的極大浪費(fèi)，設(shè)計(jì)了基于CAN總線的船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)提高對船舶動力設(shè)備參數(shù)的實(shí)時檢測，可以實(shí)時顯示設(shè)備各重要的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)。論文發(fā)表。當(dāng)檢測到設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)就會自動報(bào)警并記錄故障；同時調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備的控制。

　　控制器局域網(wǎng)CAN（Controller Area Network）是Bosch公司提出的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它的模型結(jié)構(gòu)包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，信號傳輸介質(zhì)是雙絞線，通信速率最高1Mbps（40 m），直接傳輸距離最遠(yuǎn)10km（5Kbps），每條總線可掛接設(shè)備多達(dá)110個，特別適用于實(shí)時性要求很高的網(wǎng)絡(luò)。CAN總線是一種串行通信協(xié)議，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以應(yīng)用在電磁噪聲比較大的場合。本文正是利用CAN總線技術(shù)的這些特性，以CAN總線技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建一種以PC機(jī)為上位機(jī)，以DSP系統(tǒng)為下位機(jī)，利用多種傳感器對船舶機(jī)艙與人員、設(shè)備及生產(chǎn)安全密切相關(guān)的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、燃油進(jìn)機(jī)壓力、燃油進(jìn)機(jī)溫度、主軸瓦溫度、滑油進(jìn)機(jī)壓力、滑油進(jìn)機(jī)溫度、滑油出機(jī)溫度、渦輪增壓器滑油進(jìn)口壓力、海水冷卻水壓力、淡水冷卻水進(jìn)機(jī)壓力、淡水冷卻水出機(jī)溫度等方面相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取及時有效的措施。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　DSP選擇與CAN模塊功能設(shè)計(jì)

　　TMS320LF2812數(shù)字信號處理器集成了增強(qiáng)型CAN總線通信接口，該接口與CAN2.0B標(biāo)準(zhǔn)接口完全兼容。它有32個可配置的接收、發(fā)送郵箱，支持信息的定時郵遞功能?？梢允褂迷摻涌跇?gòu)建高可靠的CAN總線控制或檢測網(wǎng)絡(luò)。TMS320LF2812處理器的CAN控制器為CPU提供完整的CAN協(xié)議，減少了通信時CPU的開銷。CAN模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，CAN模塊主要由CAN協(xié)議內(nèi)核和消息控制器構(gòu)成。

　　CAN協(xié)議內(nèi)核主要完成兩個功能：根據(jù)CAN協(xié)議對CAN總線上接收到的消息進(jìn)行解碼，向接收緩沖發(fā)送解碼后的消息：CAN協(xié)議內(nèi)核的另外一個功能是根據(jù)CAN協(xié)議在CAN總線上傳送信息［1，2］。

　　CAN通信模塊的設(shè)計(jì)

　　基于CAN總線的通訊模塊，要擔(dān)負(fù)至少兩個方面的任務(wù)：一是支持現(xiàn)場操作，包括數(shù)據(jù)采集、人機(jī)對話等；二是與上級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，作為網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)的底層設(shè)備。

　　CAN通信模塊主要由DSP、CAN控

　　制器、CAN收發(fā)器、光電隔離電路、存儲設(shè)備、I/O等構(gòu)成。其中DSP和CAN總線控制是核心部分。

　　TMS320F2812內(nèi)帶CAN控制器，使整個電路的外圍設(shè)計(jì)簡單化，可靠性也得到提高?？紤]到CAN總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俾屎涂垢蓴_性，CAN通信方案做了如下幾方面設(shè)計(jì)：DSP的CANRX和CANTX先通過74LVC04A進(jìn)行3.3 V與5 V的電平匹配，然后再通過高速光隔TLP113與TJA1050連接，實(shí)現(xiàn)了總線的電氣隔離;采用了TJA1050作為驅(qū)動器代替以往的82C250，TJA1050的優(yōu)點(diǎn)是完全符合ISO 11898標(biāo)準(zhǔn);高速率最高達(dá)1Mbit/s;電磁抗干擾性能好;不上電的節(jié)點(diǎn)不會對總線造成擾動;輸出驅(qū)動器受到溫度保護(hù);至少可以連接110個節(jié)點(diǎn)。數(shù)字電源VCC和GND是用小功率隔離模塊DC/DC進(jìn)行一次隔離后得到的，增加了通信的抗干擾能力.CAN通信接口電路如圖3所示［3］。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)部分主要是各種數(shù)據(jù)采集和控制程序，以及CAN的通信程序［4］。CAN的通信程序主要包括初始化子程序、發(fā)送子程序、接收子程序以及總線異常處理子程序。

　　初始化程序設(shè)計(jì)主要設(shè)置CAN控制器的通信參數(shù)。初始化的工作主要包括：工作方式設(shè)置、基本參數(shù)設(shè)置、接受屏蔽寄存器和接受掩碼寄存器的設(shè)置等首先進(jìn)行CAN總線的初始化，若不通，進(jìn)行故障診斷并向用戶打印出錯信息。

　　發(fā)送子程序先將所需發(fā)送的數(shù)據(jù)打包成符合CAN協(xié)議的幀格式，再寫入緩存區(qū)，最后發(fā)送出去。數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)部分可以由1個字節(jié)到8個字節(jié)不等。在發(fā)送之前必須先查詢上次是否已發(fā)送完畢。

　　結(jié)束語

　　船舶機(jī)艙智能監(jiān)控系統(tǒng)是一個功能強(qiáng)大的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，成功地解決了監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸瓶頸和數(shù)據(jù)沖突、數(shù)據(jù)同步等一系列問題，具有良好的實(shí)時性和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，易擴(kuò)展，易操作?；谶@種方式的監(jiān)控系統(tǒng)是船舶智能監(jiān)控系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。