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　　海洋環(huán)境中，由于測量現(xiàn)場離岸較遠，環(huán)境惡劣，必須將測量裝置與計算機系統(tǒng)分開，構成遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式一般有兩種：頻率量傳輸和串行通信。頻率量抗干擾能力強，便于遠距離傳送，但這種遠程的頻率測量一般僅適用于幾十赫茲以下的較低頻率范圍。在串行通信中，RS-232通信標準數(shù)據(jù)傳輸速率慢（通常異步通信速率限制在19.2kbps以下），傳送距離短（一般電纜長度為15m），不適于用作遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；RS-449、RS-422及RS-423等通信標準，實時性不強；RS-485只能構成主從式結構系統(tǒng)，通信方式也只能以主站輪詢的方式進行，系統(tǒng)的實時性、可靠性較差；且當系統(tǒng)出現(xiàn)多節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，會導致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點的現(xiàn)象。

　　CAN(Controller Area Network)總線屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網(wǎng)絡。CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理。CAN協(xié)議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼。采用這種方法的優(yōu)點是使網(wǎng)絡內的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標識碼可由11位或29位二進制數(shù)組成，因此可以定義211或229個不同的數(shù)據(jù)塊，這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式，還可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)段長度為8個字節(jié)，不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。

2 系統(tǒng)設計

　　遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求傳感器與測量裝置位于測量現(xiàn)場，計算機系統(tǒng)在岸上或船上，它們之間距離經常在幾百米，有時甚至達到幾公里。因此，連接導線少，維護費用低就顯得尤為重要。本文中測量系統(tǒng)針對磁場（3分量）、電場（3分量）、傾角參數(shù)（2分量），用CAN來構建遠程水下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用3個測量節(jié)點，分別對上述8路傳感器信號實現(xiàn)實時采集與傳送。遠程水下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結構框圖如圖如圖1所示。

　　遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由兩部分組成：岸上接收處理部分和水下測量裝置。為了延長電池的使用時間，從岸上來控制水下測量體部分電池電源的通斷。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的是四芯縱向密封海水電纜，兩路傳輸數(shù)據(jù)，另兩路控制電池電源。

2.1硬件電路設計

　　傳感器采用磁場三分量測量模塊，電場三分量測量模塊，傾角2分量測量模塊。信號處理電路中將各信號進行放大和濾波，放大采用兩片LM148四運放，濾波器是由運算放大器構成的兩個有源低通濾波二階節(jié)的級聯(lián)。單片機系統(tǒng)將電場三分量信號、磁場三分量信號和兩個姿態(tài)角信號共8路信號輪流選通送入A/D進行轉換，A/D轉換選用B-B公司生產的16位芯片ADS7805，其輸入電壓范圍為±10V，輸出16位和8位可選，這里使用16位并行輸出，其控制信號由單片機的口線P1.0、P1.1和P1.2產生，單片機系統(tǒng)的結構框圖如圖2所示。單片機采用PHILIPS的是有再片CAN功能的微控制器P87C592，晶振頻率為16MHz， P0口和P2口用作數(shù)據(jù)線和地址線，P4口和P5口用作16位模數(shù)轉換器的高8位和低8位并行數(shù)據(jù)線。P1.6、P1.7用于CAN總線，P1.2、P1.3和P1.4控制八選一多路轉換器MAX308的通道。PC82C250為CAN總線收發(fā)器，是CAN控制器和物理總線間的接口，提供對總線的驅動發(fā)送能力 、對CAN控制器的差動發(fā)送能力和對CAN控制器的差動接收能力。它有很強的抗瞬間干擾和保 護總線的能力；有3種不同的工作方式即高速、斜率控制和待機。總線上的某節(jié)點掉電不會 影響總線，在40 m內實現(xiàn)高速應用可達1 Mbps。主機接收端使用PCL－841 ，PCL－841可直接插在計算機的ISA擴展槽內，計算機為PCL－841分配內存地址，并將其作為標準內存進行讀寫，內存地址可通過跳線設置為C800H至EF00H中40個基地址中的任一個。是內置CAN控制器的CAN總線通信卡，它提供總線仲裁和錯誤檢測并自動重發(fā)送功能，從而避免了數(shù)據(jù)丟失，保證了系統(tǒng)的可靠性。

2.2系統(tǒng)軟件設計

　　要實現(xiàn)有效、實時通信，軟件的設計是關鍵，也是難點。本系統(tǒng)軟件設計包含兩部分即單片機程序和主機控制和數(shù)據(jù)處理程序。

　　單片機程序主要包括節(jié)點初始化程序、報文發(fā)送程序、報文接收程序以及CAN總線出錯處理程序等。單片機主程序流程圖見圖3，程序用C51語言編寫。

　　CAN控制器對于CPU來說是以確保雙方獨立工作的寄存器映像外圍設備出現(xiàn)的，微控制器和CPU之 間狀態(tài)、控制和命令的交換都是通過在復位模式或工作模式下對這些寄存器的讀寫來完成的。初

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