测控总线技术实验报告.docx
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测控总线技术实验报告
实验一SC2102CAN总线PCI插卡应用
一、实验目的
在了解SC2102CAN总线PCI接口卡原理的基础上,掌握其与PC电脑的连接方法与具体应用;学会CAN节点的波特率设置和ID设置等;通过实验加深对CAN总线的工作原理的理解与认识。
二、实验内容
1.参考附录中的SC2102数据手册,了解SC2102的硬件组成和使用方法;
2.学会将SC2102总线接口卡的两个CAN端口的总线接线;
3.学会接口卡PC端控件和驱动的安装;
4.学会使用SC2102PC端软件;
5.学会正确设置CAN总线的波特率和ID号等;
6.对自建系统进行测试。
三、实验原理及方法
1.CAN的数据总线是用以传输数据的双向数据线,分为CAN高位(CAN-high)和低位(CAN—low)数据线。
数据没有指定接收器,数据通过数据总线发送给各控制单元,各控制单元接收后进行计算。
实验一是完成CAN0和CAN1之间信息的传输,故可按图1连接好CAN两个端口的通信线。
图1CAN总线PCI插卡端口接线图
2.正常工作即监测CAN总线状态时,上位机监测软件通过SC2102C控件来访问SC2102卡上的SJA1000的寄存器,实现总线数据的接收与发送等功能。
SC2102接口卡主要由两片SJA1000独立CAN控制器和PCI总线控制芯片PCI19052组成。
通过随卡附带的驱动程序将该卡安装到装有Windows操作系统的PC上,然后按照要求对随卡的控件SC2102进行编程就能实现对CAN总线的访问和相关的操作了。
实验前,驱动程序已经安装完毕,故可直接运行SC2102CAN总线PC端控制软件PCI_CAN并进行相关设置
初始界面为下图所示
图2PC端软件界面
然后完成如下的设置操作:
(1)设置波特率:
BTR0、BTR1
BTR0和BTR1是CAN总线的两个时序寄存器。
BTR0规定了CAN总线通信的速率及同步跳转宽度参数,BTR1规定了接收采样及位时段的大小,这两个寄存器在复位时允许读和写访问,在操作模式下为只读存储器。
用它们的组合来设置CAN总线的波特率。
根据SC2102说明书,波特率设置按表1,选择不同的波特率所对应的BTR0和BTR1的值,设置在软件中对应的地方,即完成了波特率的设置。
表1CAN波特率设置表
波特率
最大总线长度
BTR0
BTR1
1Mbps
40m
00h
14h
500kbps
130m
00h
1ch
250kbps
270m
01h
1ch
125kbps
530m
03h
1ch
100kbps
620m
43h
2Fh
50kbps
1.3km
47h
2Fh
20kbps
3.3km
53h
2Fh
10kbps
6.7km
67h
2Fh
5kbps
10km
7Fh
7Fh
(2)设置模式选择位:
FF
FF=0对应11位标准模式(SFF),FF=1对应29位扩展模式(EFF)。
(3)设置报文验收码:
AC和报文屏蔽码:
AM
它们两位都是根据FF决定模式来确定的,如果FF=0则AC和AM都是11位二进制码,同理FF=1时就是29位二进制码
(4)设置报文标志位:
ID
ID的设置也要根据FF来决定是11位还是29位,同上面一样,设置好设备网络中的ID号。
不用的设备ID号一般不要相同,以示区别两设备。
(5)设置帧标志位:
RTR
当RTR=0时表示的是数据帧,当RTR=1时表示远程帧。
(6)设置好数据长度和数据:
DLEN和DATA
其实只要设置好数据就可以了,因为DLEN会自动根据所设数据来调整。
CAN总线一次最多可以发8个定节的数据,所以DATA区最多可以输入8个字节的数据。
4.对基于CAN总线PCI插卡的自建系统进行测试
(1)首先,必须先打开CAN口,点图2中的<打开>,打开CAN;
(2)然后,对两个端口CAN0和CAN1分别进行复位,即分别点图2中的<复位>。
复位是指对SJA1000的复位,上位机通过SC2102卡来实现。
主要设定的参数即为以上设置的AC、AM、波特率、FF等。
(3)最后点图2中的<发送数据>,CAN0发送成功后,CAN1会收到,而CAN1发送成功后CAN0会收到。
如果做到了两边都可以收发则说明CAN总线PCI插卡应用成功。
四、实验仪器设备
1.PC电脑一台
2.SC2102CAN总线PCI接口卡一个
3.两个DB9针CAN接头
4.导线若干
五、实验现象及分析
(1)检验CAN总线PCI插卡应用是否成功。
依照实验原理及方法,正确连接线路,设置波特率为250kbps,即BTR0为01、BTR1为1C,操作软件后,得到以下结果.
图a波特率为250kbps
采集数据的格式为:
ID-DLEN-DATA
两边都可以正常收发数据,说明CAN总线PCI插卡应用成功。
(2)波特率设置对数据收发的影响
图b波特率1Mkbps
图c波特率50kbps
图d波特率125kbps
图e波特率500kbps
(3)模式选择为FF的设置对数据收发的影响
在实验中,改变FF位的设置,得到了以下的结果。
图fFF位为0
图gFF位为1
(4)AC、AM设置对数据收发的影响
图hAM设置为2047
(5)RTR位的设置对数据传输的影响
在实验中,改变RTR位的设置,得到了以下的结果。
图IRTR设为不同值
(6)DATA与DLEN参数设置的影响
在实验中,根据软件的设置,我们设置了不同的DATA值,得到的结果如下图所示。
图j
图k
(7)其他现象
1)复位
每次对波特率进行重新设置后,必须点击复位才能保证数据正常的收发,否则波特率仍为上次设置的值,则有可能影响数据的正常收发。
2)在实验过程中,我们遇到了一些麻烦。
最大的问题就是在正常进行软件操作的过程中,电脑会出现蓝屏,产生系统错误,无法正常关机。
在强行关机后,重启也无法再正常进入系统。
起初怀疑是在插网线时将PCI插卡碰松,致使电脑出现故障,但在再三确认检验后,发现不是这种问题。
后又换了两台电脑,同样出现了类似的问题,并且最终没有解决。
因此,我们怀疑是PCI插卡本身出现了问题,致使电脑崩溃。
六、心得体会
通过此次试验,我们直观的了解了CAN总线的基本工作原理。
并且通过实验,我们提高了自己的动手能力,发现了在学习理论过程中忽略的实际操作的问题,弥补了知识上存在的漏洞。
另外,由于对底层软件编程的不了解,在实验中遇到的一些问题,我们并不能给出准确的解释,因此,若是能够接触到更深入的知识,相信我们会更加理解整个实验原理。
还有最后一点就是,由于我们在做实验的过程中出现了系统崩溃的情况,由于我们的实验数据没有及时保存,导致数据丢失。
所以,我们总结了很重要的一点就是在做实验的过程中要对实验结果及时保存,防止意外丢失。
实验二CAN总线远程测控网络设计
一、实验目的
在对CAN总线应用有一定的感性认识的基础上,通过实验,掌握CAN总线远程测控网络的构成方法并有实践方面的认识。
二、实验内容
1.参考附录中的SC3410数据手册,了解CAN总线智能远程测控卡的结构与功能;
2.将SC2102的CAN0口与SC3410接入同一CAN网络中;
3.正确设置SC2102CAN0和SC3410的波特率;
4.正确操作PC端软件,实现通过PC端软件控制CAN总线PCI卡SD2102来控制与SC3410相连的LED显示;
5.通过PC端软件读回与SC3410相连的16路开关的状态;
6.通过PC端软件读回与SC3410相连的模拟信号的A/D转换结果;
7.通过PC端软件控制SC3410上的DAC,用万用表测量输出的模拟量;
8.参考附录中的SC3404和SC1500的数据手册,正确使用SC1500中继器,实现与远距离的SC3404接口卡间进行的通信原理(选做)。
三、实验原理及方法
1.把与SC3410配套的实验接口板用50线的专用排线与SC3410的CAN控制卡相连接;用导线正确连接CANL与CANH,把SC3410CAN总线智能远程测控卡挂到SC2102CAN总线PCI接口卡的CAN0上;接上+5V电源。
2.打开PC端软件PCI_CAN按表1正确设置波特率;参考数据手册正确设置SC3410上的拨码开关,选择相同的波特率。
表1SC3410的波特率对照表
CANBT1
CANBT0
位速率
最大总线长度
BTR0*
BTR1*
0(on)
0(on)
1Mbps
40m
00h
14h
0(on)
1(0ff)
500kbps
130m
00h
1ch
1(0ff)
0(on)
250kbps
270m
01h
1ch
1(0ff)
1(0ff)
125kbps
530m
03h
1ch
3.点击软件界面上的<打开>,并<复位>,使SC2102处于工作状态。
4.通过PCI_CAN软件设置16路LED灯(上电默认值是全亮);点击软件界面上的“发送”键,观察实验接口板上对应的LED的点亮情况是否正常。
5.通过拨码开关设置状态(SC3410的开关向上是高电平,向下是低电平),然后点“读取”,观察软件读回的开关状态是否正确。
6.通过SC3410实验接口板的跳线正确选择A/D输入通道(共有8路可选),然后通过跳线正确设置输入的电压值并用万用表测量,记录实际电压值的大小;通过PCI_CAN软件设置A/D相同的采集通道,点“采集”显示出转换结果;将转换结果与先前记录的电压值进行比较。
7.通过PCI_CAN软件设置DAC输出的电压值(电压值设定以mV为最小单位,设置范围在0~4095mV之间);然后选取输出通道(共有两路,每次通过设置选择一路);在实验接口板的DAC输出端用万用表测量对应通道的电压值,观察与设置是否一致。
8.假设SC3404是一个远程的CAN接口卡,通过参考图1所示的实验原理,经SC1500将SC3404连到SC2102和SC3410组成的CAN网络中,并接上SC3404的实验卡,实现实验中4和5两个实验内容。
图1CAN总线远程测控网络原理框图
四、实验仪器设备
1.PC电脑一台
2.SC3410CAN总线智能远程测控卡
3.SC3404CAN总线智能远程测控卡
4.SC2102CAN总线PCI总线接口卡
5.SC1500CAN总线网桥中继模块
6.SC3404实验接口板
7.SC3410实验接口板
8.数字万用表
9.+5V直流电源
10.导线若干
五、实验现象及数据分析
(1)SC3410相关实验
首先,我们用导线将SC2102的CAN0口与SC3410接入了同一CAN网络中,分别通过软件与拨码开关对SC2102CAN0和SC3410的波特率进行了设置,保证了两个波特率的一致性。
其余参数的设置与实验一类似,AM设置为2047,从而保证了所有的数据包都可以有效的传输,如下图所示。
图a初始参数设置
初始设置均完成后,根据实验方法,得到如下实验结果。
1)LED灯点亮情况
在实验中,我们正确连接电路后,LED全部为亮。
后随机改变了软件界面上LED的亮暗情况,点击<发送>后,得到以下实验结果。
图bLED灯软件界面
图cLED灯实际亮暗情况
由图可知,LED灯亮情况正常,说明CAN总线测控网络运行正常。
2)开关读取
根据实验方法,我们随机拨动拨码开关后,进行软件操作读取结果,得到以下实验结果。
图d拨码开关实际情况
图e开关读取软件界面
由图可知,拨码开关状态读取正常,再次说明CAN总线测控网络运行正常。
3)AD转换结果分析
根据实验方法,我们通过SC3410实验接口板的跳线选择了不同的A/D输入通道,并且通过跳线选择了不同的电阻值,输入了不同的电压值。
然后,几乎同时完成以下两个步骤:
1)用万用表对不同的电压进行测量,记录实际电压值的大小;2)通过PCI_CAN软件,设置好A/D相同的采集通道,保证与实验接口板上选择的相同,量程选择为默认的0-5V,然后点“采集”就读取出转换结果。
最后,将转换结果与实际电压值记录下来,进行比较。
得到的实际结果如下表所示。
通道选择
电阻选择
软件界面采集数据(mV)
万用表读取数据(mV)
相对误差
0
J2
1812.7
1800
0.71%
1
J2
1859.1
1833
1.42%
2
J2
1815.2
1834
1.03%
3
J2
1824.9
1836
0.60%
4
J2
1868.9
1837
1.74%
5
J2
1826.2
1834
0.43%
6
J2
1822.5
1839
0.90%
7
J2
1835.9
1838
0.11%
0
J2J3
1115.7
1134
1.61%
1
J2J3
1156.0
1142
1.23%
2
J2J3
1154.8
1143
1.03%
3
J2J3
1140.1
1142
0.17%
4
J2J3
1142.6
1142
0.05%
5
J2J3
1141.4
1143
0.14%
6
J2J3
1158.4
1140
1.61%
7
J2J3
1109.6
1139
2.58%
0
J2J3J4
821.5
811
1.29%
1
J2J3J4
848.4
826
2.71%
2
J2J3J4
836.9
835
0.23%
3
J2J3J4
858.2
835
2.78%
4
J2J3J4
831.3
836
0.56%
5
J2J3J4
826.4
836
1.15%
6
J2J3J4
842.3
835
0.87%
7
J2J3J4
853.3
835
2.19%
0
J2J3J4J5
665.3
654
1.73%
1
J2J3J4J5
686.0
663
3.47%
2
J2J3J4J5
658.0
663
0.75%
3
J2J3J4J5
682.4
663
2.93%
4
J2J3J4J5
687.3
662
3.82%
5
J2J3J4J5
640.9
662
3.19%
6
J2J3J4J5
654.3
662
1.16%
7
J2J3J4J5
689.7
663
4.03%
表aAD转换结果
由实验结果可知,数据采集的结果与用万用表测量的实际电压值相差不大,基本一致,表明系统通讯正常。
通道的改变对AD转换结果略有影响,但整体看来影响不大。
但是,我们在实验中改变了软件读取的量程后,得到的实验结果则出现了较大的误差,如下图所示。
图f更改量程后软件读取的数据
据我们推测可能是AD转换的输入阻抗比较小,且AD量程变化会导致AD的输入阻抗发生变化,故更改量程后会出现采集数据不同的情况。
4)DA转换结果分析
根据实验方法,我们通过PCI_CAN软件设置DAC不同的输出电压值,并且对输出通道也进行不同的选取,然后在实验接口板的DAC输出端用万用表测量出不同的电压值,与设置值进行比较,得到实验结果如下表。
通道选择
软件设置电压值(mV)
万用表测量电压值(mV)
相对误差
0
100
100.9
0.90%
0
200
199
0.50%
0
300
300
0
0
500
500
0
0
1000
1001
0.10%
0
1500
1502
0.13%
0
2000
1990
0.50%
0
3000
2990
0.33%
0
4094
4080
0.34%
1
100
100.6
0.60%
1
200
200
0
1
300
301
0.33%
1
500
501
0.20%
1
1000
1002
0.20%
1
1500
1503
0.20%
1
2000
1990
0.50%
1
3000
2990
0.33%
1
4094
4080
0.34%
表bDA转换结果
通过实验结果可知,万用表测量的电压值与软件设置的电压值基本一致。
表明系统运行正常。
通道的改变对实验结果同样影响不大。
(2)SC1500和SC3404相关实验
首先,根据实验方法,通过参考图1所示的实验原理,我们经SC1500将SC3404连到了CAN网络中,同样是与CAN0端口相连,并接上SC3404的实验卡。
对软件界面进行设置,与SC3410实验的设置相类似。
SC1500波特率及ID的设置通过拨码开关进行设置,保证SC1500设置的波特率与SC2102相一致,使数据可以正常传输。
初始设置均完成后,根据实验方法,得到如下实验结果。
1)LED灯亮情况
在实验中,我们正确连接电路后,LED全部为亮。
后随机改变了软件界面上LED的亮暗情况,点击<发送>后,得到以下实验结果。
图gLED灯软件界面
图hLED灯实际亮暗情况
由图可知,LED灯亮情况正常,说明CAN总线远程测控网络运行正常。
2)开关读取
根据实验方法,我们随机拨动拨码开关后,进行软件操作读取结果,得到以下实验结果
图i拨码开关实际情况
图j软件读取开关情况
由图可知,拨码开关状态读取正常,再次说明CAN总线远程测控网络运行正常。
六、心得体会
通过此次实验,使我们加深了对CAN总线远程测控网络原理的理解。
并且通过实际作,
对各种插卡、芯片有了直观的了解,也提高了自身的动手能力。
通过对不同实验现象的分析,
也帮助我们更深入的理解CAN总线的相关知识,得到了很宝贵的经验。
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