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摘要：本文章设计了一套低成本、高稳定性的检测系统。该系统应用了RS232和CAN总线，实现与PC设备或远距离嵌入式系统的数据监控。检测端负责各类物理量的采集与计算处理，接收端负责显示记录并给予反馈信号。将RS232和CAN两者相结合互相配合能够增强整个系统的普适性、多样性，测试使用过程中更好发挥了各自的性能特点，使整个检测系统稳定性、可靠性得到较大提升。

关键词： RS232，CAN总线，嵌入式，数据监控

1.引言

伴随着计算机技术和芯片制造技术发展，嵌入式系统技术早已广泛应用于大家生活与工作的各个方面。针对目前生产环境检测在实际工作中缺乏主动检测方式、需要人工现场检测环境状态的问题，提出一种基于嵌入式互联理念的物理量检测系统。信号收集、数据传输和指令传输三个模块构成了系统的主要功能。在采用检测系统的环境下，强化工作人员对现场的机器运转状况的掌控，以及对作业进行科学指导，使其完成工作任务，达到理想的工作的效率和质量。

2.需求分析

嵌入式实时操作系统在当今的嵌入式系统中得到了越来越多的应用，尤其在复杂的场景中，它的重要性日益凸显。[1]将嵌入式监控系统应用与工业环境监控相结合可以为相关单位节省一笔维护费用支出。因此以嵌入式系统稳定为基础，设计出一款能够增强硬件系统稳定性和抗干扰能力的，在软件方面着重于系统的安全性和鲁棒性的监控系统则尤为重要。[2]

3.嵌入式硬件结构设计

通过结合嵌入式监控设备的优势，科学规划单片机与、串口通讯、CAN通讯。使单片机系统与各类终端互相沟通。在真实的工业环境中搭建起一个多方位的通讯监控平台，能够使监控测对采集侧采集的各类信号进行读取计算，对多个终端的优化与匹配构建出完善的监控系统。[3]

3.1硬件总体架构设计

本监控模块创新采用了以RS232和CAN总线通讯相结合的方式，两种通讯方式相互取长补短，在不同的距离下选择合适的方式进行通讯连接，为适应不同的使用场景提供丰富的监控方式。嵌入式监控总体架构如图1所示。

3.2 RS232通讯模块硬件的实现

RS232 是常见的串行通讯接口之一。在近距离（15M以内）的通讯传输中有较为稳定的工作表现，可以在PC与嵌入式或嵌入式与嵌入式设备间进行即时通讯。RS232的通信采用并行8通道独立通路，具有较大的带宽，采用SP3232芯片对TTL电平转RS232电平信号。[4]

3.3 CAN通信硬件的实现

CAN是一种总线结构，常见于工业控制、汽车电气系统，它具有优良的稳定性和连接距离。CAN总线通信距离可以达到10KM， CAN接口选择兼容规范2.0A模式，每帧信号设置11位标识符的标准帧进行识别。其次CAN控制器（飞利浦TJA1050芯片，）和CAN收发器（负责连接数据传输线路和 CAN控制器）组成的硬件电路。

4.嵌入式软件结构设计

4.1 RS232通讯模块软件的实现

RS232通讯方法原理上就是USART串口，将USART串口中的TTL电平和RS232电平相互转换，这样可以有更远的传输距离和更强大的抗干扰能力。RS232信号流程图如图2所示。

4.2 CAN通信软件的实现

本设备的CAN通讯利用CAN2.0A通讯协议构建。在传送数据时，该网关每次都会传输11位标志符的标准帧，开机启动时进到初始化，复位CAN控制器的各种工作模式、串口波特率等、然后进入操作模式开始正常通信过程。CAN通讯接受方在工作时会时刻检测是否收到数据，如果接收到信号后会首先校验标识符，标识符验证成功就存储在对应的寄存器中。CAN通讯发送流程图如图3所示。[5]

5.实验与测试

在标准的测试环境下系统能够稳定、可靠运行，通过对表1中的设备测试数据和其他专业设备检测结果的对比，可知本检测通讯平台同专业设备的结果相对误差均不超过3％。证明该单片机系统具备较佳的测控性能，具有较高的实际应用价值。温度测试表如表1所示，PC软件测试如图4所示。

6.总结

本文是以构建基于RS232通讯和CAN通讯相结合的网络化测控系统，通过以测温为案例的仿真测试，结合数字通讯和嵌入式设计的优势特点，提出了新形式的采集监控方案，完成了一套更加经济好用的监控系统。

相比较其他单一检测方式，本设计具有多通道结合、速度快、可靠性高等优势。测试结果表明本设计的测控系统能够在保障有效性、准确性、可靠性的前提下进行访问、检测、控制。实物测试结果达到预期设计目标。此外，在各类不同的工作应用场景中，物理检测装置可根据实际需求添加或更换为其他检测模块，丰富了该设计装置的场景兼容性。测试装置实物图如图5所示。

7.参考文献

[1]李想，李阳.32位微控制器在远程网络化测控系统研究[J].微型电脑应用，2020，36（07）：85-87.

[2]傅良康，苏威，吴文秀.基于STM32的室内环境远程监测系统设计[J].科技资讯，2020，18（33）：18-20. 2006-5042-9598.

[3]肖菡，李龙.探究电气设备的嵌入式远程监控系统设计[J].科技创新与生产力，2021（12）：122-124.

[4]席小卫，陈荻茜，苏喆，田铭繁.PC与单片机多机RS232串口通信设计分析[J].数字通信世界，2020（02）：114-115.

[5]孙毅祥，邸娜，綦鹏，潘丹丹，杨九龙.基于CAN总线通信的通用控制器自动测试技术研究[J].自动化应用，2022（03）：43-47. 2022.03.014.

1.张宏 （1971.2），男，汉族，江苏淮安人，江苏理工学院，工学博士，讲师，电力电子技术及应用，电机控制，新能源应用，视频识别方面研究。

2.介智登（1999.6），男 汉族 河南省漯河市 江苏理工学院 在读机械工程硕士，从事嵌入式、机器视觉研究