基于VT100的CAN現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)在線調(diào)試技術(shù)

1.概述
控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network,簡(jiǎn)稱CAN）是一種支持分布式和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，其主要特點(diǎn)是采用多主方式工作，基于報(bào)文ID并采用非破壞總線仲裁技術(shù)進(jìn)行優(yōu)先權(quán)仲裁，串行通信，事件觸發(fā)型，大大減少線束的數(shù)量。CAN總線協(xié)議最初是由德國(guó)BOSCH公司于20世紀(jì)80年代提出并用于汽車目的，1993年形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1。[1][2] 由于其高性能、高可靠性及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，CAN越來(lái)越收到人們的重視，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車電子控制、過(guò)程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、家用電器及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展，并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之—。
Microchip公司的PIC18F458是集成有CAN控制器的8位Flash單片機(jī)，遵循CAN2.0B協(xié)議。在為某公司開(kāi)發(fā)的車載CAN總線儀表盤(pán)系統(tǒng)中，采用PIC18F458和TJA1050構(gòu)建了一個(gè)多結(jié)點(diǎn)的CAN網(wǎng)絡(luò)，用于采集傳感器信息并驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的儀表顯示。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為了便于調(diào)試并檢測(cè)每一個(gè)結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，采用了每一個(gè)結(jié)點(diǎn)配置一塊LCD用于相關(guān)信息的顯示和運(yùn)行情況跟蹤。由于LCD的控制需要占用MCU的端口；并且，最終的系統(tǒng)并不需要LCD接口。因此，為了方便系統(tǒng)調(diào)試及故障診斷，需要采用一種簡(jiǎn)便易行且不影響最終產(chǎn)品功能的調(diào)試方法。如能直接利用PC機(jī)的顯示器作為調(diào)試信息的輸出終端，將大大減少嵌入式目標(biāo)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的準(zhǔn)備工作量。文獻(xiàn)[3]提出了一種在WINDOWS環(huán)境中利用超級(jí)終端技術(shù)顯示嵌入式系統(tǒng)信息的方法，文獻(xiàn)[4]介紹了在網(wǎng)管系統(tǒng)中采用VT100終端技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理的有關(guān)技術(shù)，但如何以較低的成本方便地調(diào)試多結(jié)點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng)，則未見(jiàn)相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。在WINDOWS2000/XP環(huán)境下，采用VT100超級(jí)終端和RS232串行通信技術(shù)，通過(guò)在嵌入式目標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)編制簡(jiǎn)單的接口軟件就可以方便對(duì)多結(jié)點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和診斷。
2.車載CAN總線儀表盤(pán)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)
基于CAN的車用儀表系統(tǒng)主要要求完成以下兩項(xiàng)功能：（1）采集車身開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并通過(guò)CAN總線傳輸至儀表板上顯示；（2）采集發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)信息，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，機(jī)油壓力，水溫，油溫等，并通過(guò)CAN總線傳輸至儀表板上控制相應(yīng)的儀表顯示。由于與車身狀態(tài)有關(guān)的開(kāi)關(guān)位置較分散，因此，需要多個(gè)結(jié)點(diǎn)參與完成數(shù)據(jù)的采集?；贑AN總線的車用儀表系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。???

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4.運(yùn)行實(shí)例
PIC18F458通過(guò)串行接口USART與PC通信的硬件電路如圖2所示，在PC屏幕上顯示的有關(guān)CAN通信的數(shù)據(jù)如圖3所示，每行顯示的內(nèi)容依次為在CAN總線上傳送幀信息的報(bào)文ID，每幀信息的8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，由這些信息可以測(cè)試構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)結(jié)點(diǎn)是否正常工作，收發(fā)的數(shù)據(jù)是否滿足預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的可視化，大大地方便了CAN應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試，減少了系統(tǒng)的硬件復(fù)雜程度。
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5.結(jié)論
?利用WINDOWS環(huán)境下的超級(jí)終端程序VT100可方便實(shí)現(xiàn)對(duì)基于CAN總線系統(tǒng)的在線監(jiān)控和診斷，并且不影響原有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中有效地改善了開(kāi)發(fā)效率，下一步的工作是參照VT100的控制序列，開(kāi)發(fā)功能完善的基于PC的嵌入式系統(tǒng)的在線監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1中，雙點(diǎn)劃框中的部分為基于VT100的在線調(diào)試檢測(cè)模塊，框外部分為實(shí)際運(yùn)行中的系統(tǒng)。由圖1可以看出，利用CAN總線和VT100終端技術(shù)，可以將PC機(jī)或筆記本電腦看作是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的監(jiān)控臺(tái)，因而可以充分利用WINDOWS豐富的軟硬件資源，方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控。
3.VT100控制序列
VT100最初是由DEC公司于1978開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種物理終端（鍵盤(pán)，顯示器等），可解釋執(zhí)行ANSI X3.64控制碼，后來(lái)被IBM的PC機(jī)所采用，目前在PC機(jī)上有功能相同的仿真模擬軟件可用。
VT100 可根據(jù)控制命令發(fā)送或顯示相應(yīng)的字符，主機(jī)可以控制VT100 顯示器上光標(biāo)的移動(dòng)、顯示模式、字體屬性的變化等。VT100的控制命令分兩種：控制字符和控制序列[5]。
VT100的控制字符的ASCII碼值（八進(jìn)制表示）為000~037和177，可以完成換行（LF） 、使終端停止或重新發(fā)送數(shù)據(jù)（XOFF/XON）等,如表1所示。
VT100的控制序列遵循Digital標(biāo)準(zhǔn)和ANSI標(biāo)準(zhǔn)。而在當(dāng)今的應(yīng)用中，大部分都使用ANSI標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)內(nèi)容。這是一種被稱為ESC序列的控制序列碼，它的特點(diǎn)是在每條控制序列的開(kāi)頭都有1 個(gè)控制序列引導(dǎo)符CSI,在VT100中是ESC。表2 給出了VT100中常用的ESC命令序列。