基于CANopen协议的分布式气象参数采集处理系统的研制

摘要

目前，由于CAN总线具有的一些优点，比如实时性好，可靠性高，开发简单，造价低廉等，使其能够满足系统的高性能的要求，因此被广泛的应用在各种工业现场中。CANopen是一种公开、通用的CAN应用层协议。CANopen可以在系统总线的所有硬件设备不变的情况下实现CAN总线所有的潜在功能，并可以在此基础上得到进一步扩展和完善，使系统的通信效率﹑可靠性、灵活性得到进一步提高。
　　 本文研制了一种基于CANopen协议的新型分布式多路智能气象分采集器，成功地将CANopen通信协议应用于第二代自动气象站采集系统中，本文主要实现了多路气候温度，多路红外辐射，多路风速雨量频率等信号的精确稳定采集，并作为CANopen从站节点将这些数据以TPDO报文的形式发送到主站，实现诸气象要素的实时采集存储，此外本文设计的从站还支持SDO报文对其进行参数配置。
　　 本文首先分析了CAN总线的通讯原理及CANopen协议，提出了一种基于内置CAN控制器的微控制器的实现监控系统中的智能CANopen从节点的软硬件解决方案。论文完成了PT100测量温度信号，辐射毫伏信号，频率信号以及CAN总线通讯功能的智能从节点模块的硬件设计，用C语言进行软件模块化设计，对CAN报文的收发，CANopen各通信对象以及应用程序等主要模块进行了接口函数的标准化封装，论文中给出了软硬件设计的详细电路图和程序流程图。
　　 实验和现场安装使用证明，本文针对气象参数分采集站设计的CANopen自动气象采集从站，具有很强的实用性和通用性，不仅提高了信号的传输精度、速度、可靠性和抗干扰性，而且降低了系统成本，方便安装、维护、调试及扩展，因此，满足国家气象局第二代自动气象站的考核标准，得到了推广和应用。