1 引言

    在工程机械液压系统状态监测与故障诊断中，传感器信号的调理、采集和信号的特征提取，以及把采集的数据发送给主机（中心处理单元）要由信号采集单元实现。本文介绍了基于P87C591的CAN总线系统信号采集节点的设计。

    CAN是1986年2月在SAE （汽车工程人员协会）大会上， 由Rober Bosch公司提出的新总线系统，称之为“汽车串行控制局域网”（Automotive Se.rial Controller Area Network），它是最主要的总线协议之一。由于CAN总线采用了许多新技术及独特的设计，使得它与一般的通信总线相比具有突出的可靠性、实时性和灵活性，从而使其应用范围不断扩展。目前，CAN已经形成国际标准，并被公认为是最有前途的现场总线之一。

    P87C591是Philips半导体公司推出的单片8位高性能微控制器，具有片内CAN控制器，是从80C51微控制器家族派生而来。它采用80C51指令集并包括了Philips公司SJA1000 CAN控制器的PeliCAN功能。P87C591微控制器采用先进的CMOS工艺，设计用于汽车和通用的工业应用。 P87C591组合了P87C554 （微控制器）和SJAIO00（独立的CAN控制器）的功能，还具有以下增强型特性：

    增强的CAN接收中断

    扩展的验收滤波器

    验收滤波器可动态变化

    2 信号采集节点硬件电路设计

    2.1 硬件电路设计

    信号采集节点直接固定在工程机械液压系统的主要测点上，主要由MCU、信号调理、A/D转换、数字量输入模块、存储器和CAN总线接口组成。信号采集节点选择具有片内CAN控制器的高性能8位单片机P87C591作为处理器，可以完成基本的模拟量和数字量的采集及CAN总线通讯。该采集模块有8路模拟输入和4路光电耦合数字（开关）量输入，模拟输入前3路是专为ICP振动传感器设计，其余5路均可通过跳线选择0 V～5 V电压输入或4mA～20 mA电流环输入。以适应不同类型传感器的需要。图1为信号采集节点硬件结构示意图。

    图1 信号采集节点硬件结构。

    信号采集单元与主机（中心处理单元）之间通过四芯电缆连接，其中两芯为CAN总线信号线（CANH和CANL）。另外两芯为电源线，可为信号采集单元各部分提供电源。

    2.2 电路设计需要注意的问题

    TJA1050是高速CAN收发器。是控制器区域网络（CAN）协议控制器与物理总线之间的接口。

    TJA1050可以为总线提供不同的发送性能，为CAN控制器提供不同的接收性能O TJA1050可以选择两种工作模式：高速模式和静音模式。高速模式是普通的工作模式，将引脚8接地可以进入高速模式，如果引脚8没有连接。高速模式则为默认的工作模式。将引脚8连接到Vcc可以进入静音模式，静音模式可以防止在CAN控制器不受控制时对网络通讯造成堵塞，在静音模式中，发送器是禁止的，但是器件的其他功能可以继续使用。

    总线的两端要连接两个120 n 的电阻，对匹配总线阻抗起着重要的作用。如果忽略掉它们，会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低，甚至无法通信。

    3 信号采集节点软件设计

    信号采集节点的软件设计主要有：节点初始化、报文发送、报文接收、CAN总线错误处理、CAN总线中断处理等。本文重点介绍节点初始化、报文发送和报文接收。

    3.1 节点初始化

    在上电或硬件复位后，CAN控制器处于复位模式。如果CAN控制器不处于复位模式，置位模式寄存器RM位使其进入复位模式。CAN控制器复位后，必须初始化实现CAN通信，其内容主要有：操作模式、验收滤波器、总线定时及中断等。其中，定时器用来设置CAN总线上数据传输的波特率，注意总线上各节点的波特率须一致，否则将导致数据传输错误。信号采集节点初始化流程如图2所示。

    图2 初始化流程图。