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目前，关于巡检系统的研究重点集中在远距离传输上，而以往的系统主要借助于PC机提供的RS-232串行口与RS-485之间进行转换，它的优点是造价低廉，使用简单方便。但是主要局限性在于传输距离短，RS-232最多只达到几十米，RS-485最多也只能达到1200米，还不能满足长距离、大范围内通讯的需要。
近年来，现场总线取得了长足的发展，现场总线系统(FCS)也是未来企业网络化的基础。FCS不需要一个中央控制单元来集中控制和操作，而是通过智能现场设备来完成控制和通信任务。可较好地解决实时控制和现场信号的网络通信。由于现场总线的应用在我国还处于起步阶段，现场总线设备还很昂贵，在巡检系统上使用还不现实。然而，将现场总线技术中专用于通信的器件与单片机(MCU)结合起来，则可以实现数字通信，从而使系统具有FCS的一系列优点，性能价格比达到最优，这也是本文要探讨的主要问题。
CAN总线技术
CAN(Controller Area Network控制器局域网)总线是德国奔驰公司 80年代为解决汽车众多控制设备与仪器仪表之间的数据交换的一种串行通讯协议。鉴于其极高的可靠性和独特的设计 ,以及高速率、传输距离较长 ,特别适合工业现场监控设备的互连。CAN总线的特征如下：
•多主站依据优先权进行总线访问 ；
•无破坏性的基于优先权的仲裁 ；
•借助接收滤波的多地址帧传送 ；
•远程数据请求 ；
•配置灵活性 ；
•全系统数据相容性 ；
•错误检测和出错信令 ；
•发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重新发送 ；
•暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。
实践证明，采用 CAN总线特有的多主传送方式（争用令牌方式） ,各个分机根据需要 ,有数据时才自主发送 ,无需主机不停地轮巡 ,节省了网络上的数据流量 ,提高了传输效益。
系统硬件设计
系统原理
基于CAN总线的安全巡检系统的信息采集及处理原理如图1所示。
系统由一台主计算机和多个通讯座及识读器和信息钮组成。其中，单片机与总线之间的接口设计是硬件设计的关键，其具体电路图如图2所示：
工作过程
在每一个信息钮内都存有唯一的钮号，把信息钮安置在需要巡检的设备上；用识读器读取该钮号，并且识读器在读取钮号的同时记录下读取时间；把识读器插在通讯座上，通讯座内的单片机响应串行口中断请求，启动单片机内的串行中断服务程序，将识读器内数据下载到数据存储芯片上；单片机响应上位机的远程数据请求，当接收到上位机发来的远程帧时，将数据写入CAN通信芯片的发送缓冲区内，启动CAN控制器的发送命令，此时CAN通信控制芯片将自动向总线发送数据，不再需要单片机干预，但是要在发送完后检查状态寄存器的发送完成状态位，以确定上次发送是否胜利完成，如未完成则重新发送；若系统中有多个CAN控制器同时向总线发送数据，则CAN通信控制器通过信息帧中的标识符来进行仲裁，标识符数值最小的具有最高的总线使用权。CAN通信控制器检测到总线上有与自己接收标识符相同的数据时会自动接收，并存入接收缓冲区，同时向上位机发出接收中断，启动上位机的接收缓冲区内的数据，接收到的数据由上位机进行处理，由钮号对应巡检点，从而确定何时巡检的该点，以确定巡检次数，时间是否合格。
系统软件设计
系统软件由上位机应用软件和下位机通信软件构成。其中通信软件的设计是关键，数据采集是通过识读器完成的；它在与信息钮瞬间接触时，信息钮内瞬间产生感应电压，作为供电电源，完成数据的发送；识读器内有天线和接收电路能够完成数据的接收；然后识读器通过串行口将数据发送给单片机。现以数据采集为例，介绍如下。
主程序设计
主要进行初始化工作，并等待中断(包括串行中断和接收中断)。流程图如图3所示。
系统通信软件设计
通信软件分为3个部分：CAN初始化、CAN总线数据接收和发送，串行口数据接收。本文只介绍这3部分的设计思路及流程图。在应用时，要结合实际情况对其中的框图具体化。
CAN初始化。
主要是设置CAN通信参数，需要初始化的寄存器有：总线定时寄存器、接收代码寄存器、屏蔽寄存器、输出控制寄存器，控制寄存器。其中有些寄存器是只能在复位期间才可访问，因此，必须在初始化时确保CAN芯片进入复位状态，还有一点需要注意的是，挂在同一总线上的CAN通信芯片的总线定时寄存器内容必须相同。初始化流程如图4。
CAN总线数据的接收和发送
在接收到中断请求时，查询中断寄存器的内容以确定中断种类。流程图如图5所示。
串行口数据接收
当有数据要下载时，发生串行口接收中断，只起数据读取作用，流程图略。
结语
本设计研制的低成本安全巡检系统已应用于某化工企业，性能良好，可靠稳定。本设计利用CAN总线灵活、直接的数据交换方式及高可靠性和高速率、传输距离较长 ,及特别适合工业现场监控设备互连的特点，实现基于CAN总线的数据采集器的研发及与上位机的通讯，构建出分布式现场总线控制系统的设计基础，在此基础上可以针对不同控制系统完成应用软件设计。
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