4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)和CAN通信兩大模塊。上電初始化后，單片機(jī)開(kāi)始采集A／D轉(zhuǎn)換信號(hào)，按照高頻加速度、低頻加速度、速度、位移的次序采集信號(hào)，并存儲(chǔ)到片上存儲(chǔ)單元。而與主機(jī)的CAN通信將以中斷形式完成。圖5為系統(tǒng)整體流程。

4．1 采集存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)
    由有效值轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)將接人片上A／D轉(zhuǎn)換模塊，MC9S08DZ60單片機(jī)提供 24路12 bit的A／D轉(zhuǎn)換模塊。上電后對(duì)該模塊初始化操作，典型的初始化方式：(1)更新配置寄存器ADDCFG用以選擇A／D轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘源和設(shè)定內(nèi)部時(shí)鐘頻率ADCK。該寄存器還可設(shè)置采樣時(shí)間等參數(shù)。(2)更新?tīng)顟B(tài)控制寄存器ADCSC2，該寄存器可設(shè)定轉(zhuǎn)換的觸發(fā)方式，如果作為比較器使用時(shí)還可設(shè)定比較方式。(3)更新?tīng)顟B(tài)控制寄存器ADCSC1，該寄存器可用來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)換方式，即持續(xù)轉(zhuǎn)換和單次轉(zhuǎn)換。該寄存器還可設(shè)定轉(zhuǎn)換通道以及轉(zhuǎn)換完成后是否觸發(fā)中斷。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入結(jié)果寄存器ADCRL和ADCRH供系統(tǒng)調(diào)用。
    系統(tǒng)上電初始化后，系統(tǒng)主程序按照高頻加速度、低頻加速度、速度、位移的順序依次設(shè)定模擬開(kāi)關(guān)，為防止因剛剛選定通道后信號(hào)不穩(wěn)定而造成測(cè)量失真，因此需加入一段延時(shí)程序。延時(shí)過(guò)后，片上A／D轉(zhuǎn)換器模塊采集原始和10倍信號(hào)，與門(mén)限對(duì)比后，存入存儲(chǔ)單元。為保證數(shù)據(jù)的有效性，采用采集多組數(shù)據(jù)后平均方式。在存儲(chǔ)之前，處理后的數(shù)據(jù)會(huì)與單片機(jī)內(nèi)部警告門(mén)限(可設(shè)定)相比對(duì)，如果超出預(yù)警門(mén)限，則再次測(cè)量此信號(hào)，若連續(xù)3次超出門(mén)限，將觸發(fā)預(yù)警中斷，向上位機(jī)發(fā)出預(yù)警。
4．2 CAN通信模塊
4．2．1 CAN模塊簡(jiǎn)介
    MC9S08DZ60內(nèi)部集成了應(yīng)用CAN 2．0A／B協(xié)議的CAN控制器，包含5個(gè)先進(jìn)先出的接收寄存器，3個(gè)使用本地優(yōu)先級(jí)的發(fā)送寄存器。在ID識(shí)別方面提供了64 bit的掩碼寄存器，可分用為2個(gè)32 bit的滿值寄存器，或4個(gè)16 bit、8個(gè)8 bit的寄存器，這使總線上的消息尋址更加靈活方便。為滿足低功耗需求，該模塊提供睡眠、掉電和MSCAN使能3種模式。
    CAN總線中的數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同的位場(chǎng)組成：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)、幀結(jié)尾。其中數(shù)據(jù)場(chǎng)的長(zhǎng)度可以為0，但模塊封裝的幀最多不超過(guò)8個(gè)字節(jié)。根據(jù)仲裁位的不同可分為標(biāo)準(zhǔn)幀(11 bit標(biāo)識(shí)符)和擴(kuò)展幀(29bit標(biāo)識(shí)符)。擴(kuò)展幀格式包括4個(gè)ID寄存器IRD0～I(xiàn)RD3，8個(gè)數(shù)據(jù)寄存器DSR0和1個(gè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度寄存器DLR，其中IRD0首位是ID28，IRD3末位是ID0。兩者之間還存有信號(hào)標(biāo)識(shí)位SRR、IDE和RTR。
4．2．2 CAN通信協(xié)議
    CAN總線的通信采用主叫輪詢(xún)方式。由于CAN的限制，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)子節(jié)點(diǎn)不宜超過(guò)1 000個(gè)，這里取10 bit作為源和目的設(shè)備的ID標(biāo)識(shí)。因?yàn)镮D28只能為1，這里規(guī)定ID27～I(xiàn)D18為幀源ID，而ID17～I(xiàn)D8為幀目的ID。因?yàn)橥ㄐ判枰獋鬏數(shù)臄?shù)據(jù)多于8個(gè)字節(jié)，這里把DSR0作為傳輸多幀數(shù)據(jù)的總幀數(shù)寄存器，把DSR1作為傳輸多幀數(shù)據(jù)的當(dāng)前幀數(shù)寄存器，DSR2作為幀功能寄存器， DSR3～DSR6傳輸數(shù)據(jù)，DSR7為校驗(yàn)寄存器。
4．2．3 通信流程
    整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是由上位機(jī)輪詢(xún)通信的，主機(jī)先發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求幀請(qǐng)求建立連接，待收到被叫節(jié)點(diǎn)響應(yīng)幀后，連接建立并由主機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)逐幀發(fā)送，待主機(jī)正確接收后再次請(qǐng)求發(fā)送，否則將發(fā)送出錯(cuò)幀請(qǐng)求重新發(fā)送當(dāng)前幀，當(dāng)全部數(shù)據(jù)正確傳輸后，主機(jī)發(fā)送斷開(kāi)連接幀完成通信。這里上位機(jī)通過(guò)發(fā)送一個(gè)修正因子給節(jié)點(diǎn)，修正上傳數(shù)據(jù)的范圍。

5 結(jié)束語(yǔ)
    經(jīng)實(shí)踐證明，該設(shè)備網(wǎng)絡(luò)在實(shí)驗(yàn)室條件下能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)通信，并達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。這種應(yīng)用了安全可靠的CAN總線技術(shù)的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠有效降低人員現(xiàn)場(chǎng)巡查的難度，其最高1 Mb／s的傳輸速度可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)隱患，排除故障?；谶@些優(yōu)勢(shì)，CAN總線使人們振動(dòng)傳感器檢測(cè)設(shè)備必然在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。