从CAN总线到VXI总线数据传输.docVIP

从CAN总线到VXI总线数据传输的实现 彭琪琪, 陈 光 （电子科技大学自动化学院CAT实验室，四川 成都 610054） 摘要：在VXI总线系统中，为了能够获得大量实时数据，需要利用CAN总线快速可靠的传输数据的性能，设计一种混合VXI总线和CAN总线的系统。在这种混合系统中要实现CAN总线上各个节点采集并传输实时数据，采用VXI-CAN这样一个消息基模块完成数据到VXI总线上的传输。通过这种VXI总线和CAN总线互相通讯获得实时数据的基本原理和方法，实现了实时数据的采集。这种数据传输的实现为VXI总线系统的设计拓宽了新的思路。 关键词：CAN总线；VXI总线；数据传输；VXI-CAN模块 引言 控制器局部网（CAN—Controller Area Network）是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。自从它的问世以来，由于其高速通信速率、高可靠性、连接方便和高的性价比等突出优点成为工业应用领域的生力军。其应用已从最开始的汽车工业扩展到农业机械、医疗器械等各个领域。由于，CAN总线上的数据占用总线时间很短，能够保证通信的实时性；CAN协议中规定数据传递有错误处理功能，能够保证通信的可靠性。因此在我们所研究的VXI总线系统中，将CAN总线作为实时数据采集传输线，发挥了其独有的优势，弥补了VXI总线的局限。 一条CAN总线上可以有256个节点，每一个节点都可以从CAN总线上接收数据，也可以向CAN总线发送数据。由于CAN总线的系统灵活，其节点可以在不要求所有现存节点及其应用层改变任何软件或硬件的情况下，接入CAN网络。对于一个VXI总线的实时系统来说，想增添或减少一个VXI模块必须重新初始化模块。又由于一个VXI机箱的槽数很有限，若采用VXI总线则采集模块个数也就受到限制了，但是若采用CAN总线传输实时数据，节点数量则大大增加。因此，要构造一个实时的多数据采集传输系统，选择CAN总线作为实时数据的传输总线也不失为一种实际有效的方法[1]。 VXI总线与CAN总线数据传输的比较 2.1 传输速率 VXI总线有较大的数据吞吐量，传输速率可达40Mbps，而CAN总线的位速率只有1Mbps。虽然CAN总线作为串行数据通信总线已有较高的传输速率，但相对于VXI总线来说，它仍然只能算作低速总线。 2.2 传输协议 在VXI总线系统中，实现命令者-从者的通讯和控制遵循“字串行协议”。 “字串行协议”是串行地从一个固定地址向另一个固定地址传送数据的通讯协议。这个协议是消息基器件最基本的通讯方法，所有的消息基器件都应实现这个协议[2]。 而在CAN总线中，数据传输则遵循CAN技术规范2.0。该版本包括A、B两部分，A描述了报文格式，B中描述了标准格式和扩展格式。在技术规范2.0版中规定了发送报文的4种帧格式：数据帧、远程帧、出错帧以及超载帧。每种帧格式都有各自不同的位场，通过每一个位场上位的标识，来控制该帧传输的信息及传输方式。 要实现这两种数据传输速率、传输协议完全不同的两种总线上的数据传输，下面介绍了一种切实可行的方法。 数据传输的基本原理 通过上面的比较，数据在CAN总线与VXI总线上传输分别遵循不同的规约，同时又存在低速总线与高速总线之间数据缓冲处理的问题。因此要使数据在两条总线上畅通有效地进行传输，这里引入了一个VXI消息基器件VXI-CAN模块。整个系统结构如下图： 图1 VXI总线和CAN总线混合系统结构 其中零槽控制机是采用的NI公司的872B嵌入式的零槽控制机，所装系统为Windows 2000，并且在该操作系统上已经安装了NI的VISA库，能够支持基于VISA库函数的编程。 4路CAN-VXI卡是一个VXI消息基器件，它的每一个接口都可以连一条CAN总线，故该模块允许连接4条CAN总线。 CAN总线上用一个仿真计算机作为CAN的一个节点，它与CAN总线的接口是一块PCI-CAN卡。 在上面的VXI系统中，基本传输原理如下图。 背板总线 CAN PCI 总线 总线 图2 数据传输硬件结构 当零槽控制机想通过CAN总线向CAN节点发送命令或数据时，数据或命令首先通过背板总线到VXI-CAN模块（图2虚线框内部分）。为了支持字串行协议，在该消息基模块中包含了VXI总线接口电路（可采用专用的接口芯片如：Interface IT9010M，也可以采用可编程逻辑器件自行设计）））[3]。其滤波方式如图3所示。 OR 接收，放入数据