段登 張陽 路同亞 李煒

摘 要 對于雷達監(jiān)控系統(tǒng)通信過程穩(wěn)定性差、實時性不高、維護難的問題，本文利用CAN網(wǎng)絡的高可靠性、傳輸距離遠等特點，從而研究了CAN總線通信體制下多節(jié)點智能監(jiān)測系統(tǒng)的方法，采用主流的國產(chǎn)化器件控制器進行數(shù)據(jù)的采集、相關處理及上報，終端顯示每個測點的數(shù)據(jù)信息，同時存入數(shù)據(jù)庫。測試表明，CAN網(wǎng)絡系統(tǒng)通信能可靠地應用于雷達通信控制及其他控制領域。

關鍵詞 智能監(jiān)測;CAN網(wǎng)絡;雷達通信控制

引言

在雷達監(jiān)控系統(tǒng)實際工程應用中，由于相控陣、數(shù)字化等新技術在低空監(jiān)視雷達系統(tǒng)中獲得迅速普及，同時產(chǎn)生了系統(tǒng)設備規(guī)模龐大、維修困難、故障顯著增加等等問題。而故障檢測與綜合管理對整個系統(tǒng)的運行起到至關重要的作用。該雷達的內(nèi)部系統(tǒng)接口種類繁多、實時性要求高、數(shù)據(jù)處理運算量大等特點[1]。

本文中提出了利用CAN網(wǎng)絡來替代RS485網(wǎng)絡，是因CAN網(wǎng)絡是具有國際標準的現(xiàn)場網(wǎng)絡之一，傳輸速度快且出錯率低，其網(wǎng)絡上的任意一個節(jié)點都可以隨時向網(wǎng)絡上的其他節(jié)點發(fā)送信息而不分主從，并且可以實現(xiàn)點對點，一點對多點及全局廣播等幾種通信方式相結(jié)合，為數(shù)據(jù)的傳輸提供了多樣性[2-4]。

研究中將高性能的FPGA控制器和CAN網(wǎng)絡相結(jié)合使整個系統(tǒng)的性能大大提高，更易解決雷達管理系統(tǒng)采用RS485網(wǎng)絡出現(xiàn)的系統(tǒng)穩(wěn)定性不好、擴展性差、維護不方便等問題，對于雷達監(jiān)控系統(tǒng)具有一定的使用價值意義。

1系統(tǒng)方案設計

多節(jié)點智能監(jiān)測系統(tǒng)主要由三部分組成：數(shù)據(jù)采集模塊、CAN網(wǎng)絡傳輸網(wǎng)絡和終端系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集模塊主要完成的功能有以下幾步：

對采集到的溫濕度數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)鎖存，A/D轉(zhuǎn)換。

對溫濕度數(shù)據(jù)分解成兩個字節(jié)存放在幀數(shù)據(jù)中，并打包。

用CAN控制器將數(shù)據(jù)整合后形成完整的幀數(shù)據(jù)報文，用收發(fā)器PCA82C200傳輸至CAN網(wǎng)絡上，由上位機接收并顯示。

數(shù)據(jù)采集模塊中溫濕度傳感器采用的是一款集成度高的傳感器芯片型號，SHT75，該傳感器由測濕敏及測溫元件組成，可以與16位的 A/D 轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)連接連接，并快速準確地測量出相對溫度及濕度，處理反應時間快，防止干擾能力強。

2硬件設計

智能數(shù)據(jù)采集模塊的硬件由兩部分組成，即FPGA控制器XC4VSX55_FF1148及收發(fā)器PCA82C250組成。

目前，國內(nèi)的低空監(jiān)視雷達綜合管理平臺大多使用CPCI處理架構(gòu)，并且核心的主流FPGA（可編程邏輯陣列）芯片，大部分主要來自國外公司，如Altera公司的Cyclone系列、Xilinx的S6（spartan6）系列等。因此，如果在戰(zhàn)事緊張時，我們的軍用雷達的核心芯片就完全會受制于國外公司的供貨，進而也就將會帶來極大的安全隱患。

針對現(xiàn)有的低空監(jiān)視雷達綜合管理平臺的架構(gòu)，提出了利用成都華微公司研發(fā)的XC4VSX55_FF1148來代替Xilinx系列FPGA芯片，這樣的做法是一方面是為了減少使用國外芯片來降低對軍用低空監(jiān)視雷達的安全威脅，另一方面是為了可以增強系統(tǒng)的處理能力和適應能力。

系統(tǒng)設計中對多個測試點進行實時監(jiān)測后，采集數(shù)據(jù)處理后打包進入CAN數(shù)據(jù)幀格式，經(jīng)過PCA82C250收發(fā)器以高速率實時發(fā)送給終端，而終端界面則通過CAN網(wǎng)絡收集數(shù)據(jù)包，實時更新顯示并操作[5]。

3CAN網(wǎng)絡通信配置

CAN網(wǎng)絡有兩種協(xié)議的數(shù)據(jù)幀，擴展幀（ID.28～ID .0）和標準幀（ID28～ID.18共11位）。為了能適應系統(tǒng)應用后期的可擴展性，因此采用了擴展幀格式（可利用的ID資源增多）進行數(shù)據(jù)傳輸。

實際應用中CAN主節(jié)點實現(xiàn)了同時控制子節(jié)點及子節(jié)點數(shù)據(jù)回采，在利用CAN總線的方式上，應采用廣播和單播方式同時存在的情況。因此必須應用CAN總線協(xié)議雙濾波模式設置[6]。

在實際通信配置中應該注意明確CAN總線的核代碼的正確初始化：

（1）復位需要的脈沖高電平不少于400個時鐘（時鐘8M情況下）。

（2）進入復位模式，可以對Pelican工作模式進行相關設定。

（3）濾波器工作方式設置，驗收碼寄存器及屏蔽碼寄存器的參數(shù)設置。

（4）初始化地址參數(shù)。

（5）數(shù)據(jù)波特率參數(shù)設置（最高1M）。

（6）中斷向量設置參數(shù)。

4結(jié)束語

文中主要深入闡述了CAN網(wǎng)絡在多節(jié)點智能檢測系統(tǒng)的應用。給出較為成熟的CAN網(wǎng)絡系統(tǒng)解決方案。該系統(tǒng)具有低成本、易擴展、高利用率、靠性高等優(yōu)點，讓雷達監(jiān)控系統(tǒng)的維護實現(xiàn)難度變低，同時也避免了檢測系統(tǒng)產(chǎn)生附帶的一些弊端，具有重要的工程實踐意義。

參考文獻

[1] 段登，王為. 雷達波控系統(tǒng)中CAN網(wǎng)絡技術的研究[J]. 今日電子，2017（12）：82-85.

[2] 胡兵，劉希軍.基于CAN網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡的溫度測控系統(tǒng)[J]. 西華大學學報（自然科學版），2011，30（4）：76-78.

[3] 李偉，常鏵.基于CAN網(wǎng)絡和虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 儀表技術與傳感器2012（11）：113-115.

[4] 嚴桂，賈存良，黃文芳.基于CAN網(wǎng)絡與組態(tài)王的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng).儀表技術與傳感器，2008（5）：52-54.

[5] 廖平，謝樂添.基于CAN網(wǎng)絡的煤礦井下風機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術，2007（7）：177-180.

[6] TAO X，XU S，CHEN Z.A distributed substation automation? ?system based on fibre optical links or CAN bus.[J].Automation of Electric Power Systems，2007，21（7）：64-67.