基于PC/104總線的多功能擴(kuò)展通信模塊的設(shè)計(jì)

在控制系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制的PC／104 總線計(jì)算機(jī)往往需要以多種方式、同多種節(jié)
點(diǎn)通信。本文介紹了按照PC/104 標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)帶有四個(gè)串行口（兩個(gè)RS-232、兩個(gè)RS-485）
和一個(gè)CAN 總線接口的多功能、通用型擴(kuò)展通信模塊的方法，設(shè)計(jì)中所有的控制邏輯都由一塊CPLD 實(shí)現(xiàn)，CAN 控制器與104 總線之間的時(shí)序也由CPLD 調(diào)整。
PC／104 總線計(jì)算機(jī)具有體積小、功耗低、工作溫度寬、可靠性高等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)
用于分布式系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)中作為現(xiàn)場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)。在這些系統(tǒng)中的104PC，往往需要同上位機(jī)及下面連接的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器或測(cè)量?jī)x表通信，而常用的通信方式有RS-232串行口加MODEM 方式、RS-485 方式、以太網(wǎng)方式以及各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線。
RS-232 串行口加MODEM 方式一般用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸；RS-485 方式
一般用于控制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)多點(diǎn)實(shí)施控制，目前它仍是工業(yè)控制中使用得最廣泛的一種方式；以太網(wǎng)方式可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和信息共享，但它的時(shí)延不可控，在實(shí)時(shí)性和保密性要求較高的控制系統(tǒng)中的應(yīng)用受到一定限制；現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，是應(yīng)用于控制現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)很多，其中CAN 總線在國(guó)內(nèi)的發(fā)展速度最快，被認(rèn)為是替代RS-485 的最理想的方式之一。
CAN 總線規(guī)范已被ISO 制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其模型結(jié)構(gòu)有三層，包括OSI 底層的物理層、
數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層，通信速率最高可達(dá)1Mbps/40m，直接傳輸距離最高可達(dá)
10Km/5Kbps，可掛接設(shè)備數(shù)最高可達(dá)110 個(gè)。總線的電氣規(guī)范類似于RS-485，采用雙線差分平衡傳輸，以兩線間的電壓差表示數(shù)字邏輯，分為“顯性”和“隱性”兩種邏輯。CAN 總線采用面向內(nèi)容的編址方案，可以在總線中加進(jìn)一些新站而無(wú)需在硬件或軟件上進(jìn)行修改。
該總線以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，報(bào)文的優(yōu)先級(jí)結(jié)合在11 位標(biāo)識(shí)符中,確保不同實(shí)時(shí)性要求的數(shù)據(jù)以不同優(yōu)先級(jí)傳送，總線讀取中的沖突可通過(guò)位仲裁解決。CAN 協(xié)議可使用五種檢查錯(cuò)誤的方法,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。利用CAN 總線可以以較低的成本、較高的實(shí)時(shí)處理能力和在惡劣的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠地工作。