文 献 综 述
摘要：CAN总线具有高可靠性、高性能、实时性和灵活性，被公认为是最有前景的现场总线之一。道闸是用于道路上限制机动车行驶的通道出入口管理设备，现广泛应用于公路收费站、停车场、小区、企事业单位门口，来管理车辆的出入。近年来，国内学者对CAN总线的应用和道闸控制的问题进行了大量的研究，并取得了丰硕的成果。本文从CAN总线通信协议、CAN总线接口电路设计、CAN总线初始化程序、道闸驱动电机、道闸控制系统设计等五个方面，对这些成果进行了系统总结，并简要评析了总体研究现状。
关键词：CAN总线；单片机；道闸；电机
0 引言
小区的停车场管理系统需要实现手动和自动开启道闸的功能，还要与小区管理中心的PC机通信，小区管理中心还需要与家庭水电气数据管理系统、火灾报警系统等相互通信，整个系统选用支持多主结构的CAN总线协议方式进行通信比较合适。由于道闸经常工作在恶劣的环境条件下，且道闸起、落杆频繁，道闸的驱动电动机性能的好坏及其所采用的控制方式将很大程度的决定道闸性能的好坏和使用寿命的长短[1]。CAN总线是德国Bosch公司20世纪80年代为解决现代汽车中众多的控制和测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，由于其高性能、高可靠性及独特的设计，CAN越来越受到人们的重视，其应用范围也不再局限于汽车行业，逐渐向过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械及传感器等领域发展，被公认为是最有前景的现场总线之一[2]。CAN总线定义了数据链路层和物理层，但CAN本身并没有定义统一的应用层协议，需要根据实际开发设计能满足自身要求的通信协议[3]。国内学者对CAN总线的应用和道闸控制的问题进行了广泛而深入的研究。为了全面了解该问题的研究进展，本研究主要通过查询万方数字化期刊全文数据库和IEEE/IET Electronic Library，以“CAN总线”和“道闸控制”为范围，进行模糊匹配检索，收集了近十年来相关文献资料约20篇，并进行了综述。
1 CAN总线通信协议
基于CAN总线的通信系统通常采用分布式结构，由上位机和下位机组成。上位机由PC机和CAN适配卡组成，下位机由并行工作的现场测控节点组成，并通过CAN总线与上位机进行通信。较高的可靠性与实时性是CAN总线的显著特征。 但是，要达到最佳的通信效果，还需要用户协议和各节点通信程序的支持。所以，为了使系统中的命令和数据安全可靠地、实时地进行传输，在下位机通过CAN总线与上位机进行通信时，必须制定合适的通信协议，以协调总线上的信息流，减小总线冲突仲裁所需时间[4]。
CAN协议规定了2种不同的帧格式，即CAN2.0A和CAN2.0B，不同之处为标识符的长度不同，标准帧具有11位标识符，扩展帧具有29位标识符。通常采用标准帧格式，当应用于通信节点较多、较复杂的通信系统时，可改用扩展帧格式。由于在监测系统中，只有主站（上位机）可以向现场设备（下位机）发起命令，而现场装置无法直接对主站进行操作，现场装置只向主站传送状态或数据信息。所以上位机发送给下位机的帧格式均采用远程帧格式，下位机发送回上位机的帧格式均采用数据帧格式[4]。隆玲将仲裁域的高3位ID10-ID8定义为信息类型，这样的分配机制可使重要紧急的信息分配到高优先级先进行传输，将ID7-ID5定义为节点地址，将ID4-ID2定义为不同信息类型下报文所实现的功能设置，ID1-ID0为保留位，供扩展使用。实际应用中可以根据现场节点数量，使用更多的ID位来定义节点地址[5]。
2 CAN总线接口电路设计
郭昌东提出的系统由单片机外围电路、CAN总线硬件电路和USB-CAN转换电路组成。单片机外围电路包括电源电路模块、复位电路模块、串口通信模块。CAN总线硬件电路包括电气隔离模块、光耦隔离模块、CAN驱动器电路[6]。USB-CAN转换电路包括CH375与单片机接口电路模块和USB接口电路模块。由于C8051F040单片机内部的CAN控制器是一个协议控制器，不提供物理层驱动器（收发器），所以需要外部接入CAN收发器，可以采用TJA1050芯片。
