【成功案例】基于 C8051F340微控制器的RS485＆CAN总线远传系统
当前数据采集、控制类封闭的局域网系统多采用RS485 & CAN总线协议，如果需要把数据传输至上位机或者监控平台，就可以通过一定的转换模块把RS485 & CAN协议转换为所需协议，如RS232、NET、光信号等。
本文设计了一套远程数据采集传输系统，多节点布置传感器，数据传输通过RS485 或CAN总线，上位机通信通过RS232接口交互。
传感器节点采用SILICON LABS C8051F340微控制器，采集、分析传感数据进行存储或者在线传输，数据传输距离小于1000米，根据需求确定传输波特率（距离较大应当适当降低速率）。选取合适的RS485收发器，在MCU与485收发器之间增加隔离光耦，可以显著提升系统稳定性。隔离光耦选择A公司的ACPL-x6xL系列（比较适合高速数据接口的传输，功耗较低）。图1为系统框图。
图1：F340 RS485收发原理图
实际应用设计中可以把收发电路简化，选择内置隔离型的RS485收发器。这样可以大大减少隔离器件的使用，提高数据收发的稳定性。缺点是收发芯片体积增大，成本增高，一般需要双电源供电。
上面的方案为标准RS485收发方案，一般应用于数据速率不高，传输距离较短的应用环境。如果数据传输在数千米或者高于十千米的应用环境下，CAN总线是一个不错的选择。选取C8051F340控制器，通过隔离光耦，外接CAN收发器。此方案并没有涉及到标准CAN协议，功能开发得到简化，只需要简单的串行数据即可实现CAN总线的通信收发。隔离器件选择Silicon Labs的数字隔离器Si86xx系列（CAN协议速率150Mbps，封装尺寸小，功耗较低，5KV隔离电压），基本架构类似485收发原理，同样总线的隔离功能也可以选择内置隔离的CAN收发器来实现。
以上方案研究的是标准的单RS485或者CAN总线协议，但在实际项目实施中会遇到调整原方案的变动，如485协议改CAN/NET/光纤协议等，如果重新开发协议产品势必造成成本、工期的困难，这里我们可以通过增加相关转换模块的方式来快速修正、兼容系统。图2为系统协议交互连接示意图。
图2：系统交互连接示意图
系统组建过程中的注意事项及建议：
1）匹配电阻。通常情况下，RS485或CAN总线的传输线路为特性阻抗120欧姆的双绞线，对导线的截面积也有一定的技术要求。但实际应用中，铺设的线路经常不能满足传输需求，这里就需要根据线路距离及其材质进行匹配电阻的选择，具体数值则需具体模拟计算。
2）中继器。对于传输距离大于十千米的数据网络就需要考虑增加中继器来提升传输质量。
3）信号完整性。长距离的传输引起的时延及其损耗。
4）信号收发器的供电。不同的供电电压（通常3.3或5V），对于信号传输高低判断影响较大，需要收发终端的匹配。
5）485/CAN网络的选择。网络架构方面，CAN总线的后期使用成本较低，系统较为稳健，在传输距离及其速率方面都是比较优异，但开发成本较高，有一定的研发难度。485总线则在短距离传统领域应用广泛，开发成本与难度较低，但系统稳定性较差。
6）选择合适的TVS，如Littelfuse的SMBJx.0CA系列。
作者： 木木@四月
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全部评论（25）
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空格 Lv4. 资深工程师 2018-02-26进行485传输时，需要注意匹配电阻的选取，如果不合适，数据是传输不过来的，还有485的带载能力，选取合适的485芯片、 -
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喜欢笑的那个她 Lv7. 资深专家 2017-11-23厉害 -
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用户54886136 Lv1. 初级工程师 2016-07-25大力支持一个，赞一下 -
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BATI Lv7. 资深专家 2016-07-05此文对我有用，收藏了 -
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饮水者 Lv8. 研究员 2016-07-05大神把CAN总线应用到远程传输这一块非常好，学习了。- 世小强回复： 恭喜您获得热评礼！
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莺莺 Lv7. 资深专家 2016-07-05大神没有把实物发出来，感觉设计的还不错，远程传输很重要。 -
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用户_1228 Lv4. 资深工程师 2016-07-05远程传输应该应用领域很广。 -
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大胖 Lv6. 高级专家 2016-07-04CAN总线现在用的比较少了吧。其他总线方式用的多点，以太网总线协议等。 -
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宏图 Lv4. 资深工程师 2016-07-04笔者后面的注意事项及建议很实用。 -
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勇敢 Lv4. 资深工程师 2016-07-03大神没有啥实物图示和验证数据，还得继续深入。
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可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压；数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O，温度补偿范围-20~85ºС；模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信，具备多种小型SIP和DIP封装可选择。
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定制水冷板尺寸30*30mm~1000*1000 mm，厚度1mm~50mm，散热能力最高50KW，承压可达3MPA；液冷机箱散热能力达500W~100KW。项目单次采购额需满足1万元以上，或年需求5万元以上。
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