CAN總線具有突出的可靠性和實時性，適合在復雜的戰(zhàn)場環(huán)境下工作，基于CAN現(xiàn)場總線的時間信息數(shù)據(jù)接口，可充分保證時間信息的傳送，并為電子時間引信系統(tǒng)提供標準的數(shù)據(jù)接口，便于應用在其它防空武器系統(tǒng)的嵌入式改造或未來數(shù)字化防空武器系統(tǒng)中。本文闡述了CAN現(xiàn)場總線、總線接口技術(shù)、時間信息提取電路結(jié)構(gòu)、信息無線發(fā)送結(jié)構(gòu)等原理，及如何利用CAN現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)時間信息共享技術(shù)。 CAN現(xiàn)場總線概述 CAN（Controller Area Network）總線誕生和發(fā)展于汽車工業(yè)自動控制領(lǐng)域，是兩線制多主對等總線型拓撲網(wǎng)絡，能有效地支持具有很高安全等級的分布實時控制，是唯一有國際標準的現(xiàn)場總線（Field Bus），目前發(fā)展到CAN2.0B規(guī)范，應用范圍極為廣泛。 CAN總線用顯性和隱性兩個互補的邏輯值表示0和1，總線接口上同時發(fā)送顯性和隱性位時，總線值是顯性，實現(xiàn)邏輯與。根據(jù)ISO／OSI參考模型，CAN的層次劃分為：數(shù)據(jù)鏈路層，包括邏輯鏈路控制子層和介質(zhì)訪問控制子層；物理層。 CAN總線信息的報文傳輸有數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀和過載幀四種不同類型的幀，數(shù)據(jù)幀和遠程幀可以使用標準幀和擴展幀2種不同格式，標識符域的長度分別為11位和29位。CAN的幀由不同的位域組成，以數(shù)據(jù)幀為例，它包括7個不同的位域：幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC域、應答域和幀結(jié)尾，如圖1所示。 為獲得安全的數(shù)據(jù)發(fā)送，CAN總線采取錯誤檢測和處理的措施，在報文傳輸過程中設有位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、格式錯誤和應答錯誤5種錯誤類型，對于故障的界定有錯誤激活、錯誤認可和總線關(guān)閉3種狀態(tài)。 智能節(jié)點接口技術(shù) 節(jié)點是CAN網(wǎng)絡上信息的起點和終點，智能節(jié)點是指具有微處理器的節(jié)點，具體有可靠性、兼容性、信息處理能力等方面的優(yōu)勢。智能節(jié)點硬件設計包括CAN控制芯片與MCU的連接和CAN控制芯片與PC的連接，典型的智能節(jié)點結(jié)構(gòu)為MCU+CAN控制器+CAN驅(qū)動器，具有CAN模塊的MCU微控制器將前2者合二為一，如PIC18F458、MC68HC908GZ16、P8Xc591，使操作更加方便。PC機上的智能節(jié)點設計多采用CAN適配卡，由ISA接口、雙口RAM、嵌入式微處理器、CAN控制器、CAN驅(qū)動器組成。 智能節(jié)點軟件設計的核心內(nèi)容為CAN節(jié)點初始化、報文發(fā)送和報文接收，還包括CAN總線錯誤處理、總線關(guān)閉處理、接收濾波處理、波特率參數(shù)設置、自動檢測以及CAN總線通信距離和節(jié)點數(shù)的計算。 采用PIC18F458微控制器設計的智能節(jié)點如圖2所示。 時間提取單元和編程裝置 時間提取單元和編程裝置是電子時間引信系統(tǒng)的重要組成部分，兩者協(xié)調(diào)工作完成射彈飛行時間的隔離提取、數(shù)據(jù)共享和編碼發(fā)送，設計實現(xiàn)上采用功能電路+數(shù)字接口的方案，作為節(jié)點連接在CAN總線上。兩者的機械結(jié)構(gòu)設計要充分考慮與現(xiàn)有武器裝備的機械兼容性和電磁兼容性，不能影響現(xiàn)有裝備的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)。 時間提取單元 時間提取單元的功能是從武器系統(tǒng)火控計算單元中提取射彈飛行時間，并將其發(fā)送到CAN總線上，電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由射彈飛行時間數(shù)字量隔離提取電路、射彈飛行時間模擬量隔離提取電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、控制信號（開關(guān)量）隔離采集電路、數(shù)字接口、隔離型DC／DC電源模塊等組成，可以提取16位射彈飛行時間數(shù)字量或1路射彈飛行時間模擬量、8位控制信號，輸出CAN總線信號，使用雙絞線在1km的范圍內(nèi)得到高達70kbps的傳輸速率。 光電隔離電路采用雙光耦構(gòu)成電流串聯(lián)負反饋電路實現(xiàn)模擬信號，即將兩個相同型號的光耦的輸入端串聯(lián)組成差分負反饋，來補償光耦的非線性電流傳輸系數(shù)，可以得到較好的一致性，使電路傳輸特性更好。典型的雙光耦芯片（如HCNR200）內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其應用電路如圖4所示，采用ADC0809芯片完成AD轉(zhuǎn)換，隔離型DC／DC選用愛立信PKV3211PI電源模塊，其輸入電壓范圍為9V～36V，輸出電壓5V，輸出功率2.5W。 編程裝置 編程裝置的功能是從CAN總線上獲取射彈飛行的時間數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)編碼，并通過射頻模塊轉(zhuǎn)換為射頻信號發(fā)送，電路結(jié)構(gòu)如圖5所示，由數(shù)字接口、微控器、無線射頻模塊和監(jiān)控電路組成。微控器AT89S51為電路的核心，完成數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)編碼、射頻模塊控制、數(shù)據(jù)串行發(fā)送等功能，大大簡化了電路結(jié)構(gòu)；監(jiān)控電路采用X25045，監(jiān)控微控制器的工作狀態(tài)，防止程序跑飛；數(shù)字接口與時間提取單元相同；無線射頻模塊采用原廠提供的標準電路板并設置為發(fā)送狀態(tài)，其天線為腐蝕在PCB板上的銅線，在天線外 2m～20m的范圍內(nèi)形成射頻編程窗口。 編程裝置電路板安裝在長方體形盒里，外部通過接插件分別與CAN總線（兩芯插頭和插座）和無線射頻模塊（7芯的插頭和插座）相連接。整個編程裝置盒固定與火炮炮箱上方，距炮口約2.5m的位置，且將射頻模塊PCB板有天線一側(cè)朝向身管方向，以便獲得較好的射頻性能。