基于VT100的CAN現場總線系統在線調試技術

1.概述
控制器局域網（Controller Area Network,簡稱CAN）是一種支持分布式和實時控制的串行通信網絡，其主要特點是采用多主方式工作，基于報文ID并采用非破壞總線仲裁技術進行優先權仲裁，串行通信，事件觸發型，大大減少線束的數量。CAN總線協議最初是由德國BOSCH公司于20世紀80年代提出并用于汽車目的，1993年形成國際標準ISO 11898-1。[1][2] 由于其高性能、高可靠性及獨特的設計，CAN越來越收到人們的重視，已經廣泛應用于汽車電子控制、過程工業、機械工業、紡織機械、農用機械、機器人、數控機床、醫療器械、家用電器及傳感器等領域發展，并已被公認為幾種最有前途的現場總線之—。
Microchip公司的PIC18F458是集成有CAN控制器的8位Flash單片機，遵循CAN2.0B協議。在為某公司開發的車載CAN總線儀表盤系統中，采用PIC18F458和TJA1050構建了一個多結點的CAN網絡，用于采集傳感器信息并驅動對應的儀表顯示。在系統開發過程中，為了便于調試并檢測每一個結點的狀態，采用了每一個結點配置一塊LCD用于相關信息的顯示和運行情況跟蹤。由于LCD的控制需要占用MCU的端口；并且，最終的系統并不需要LCD接口。因此，為了方便系統調試及故障診斷，需要采用一種簡便易行且不影響最終產品功能的調試方法。如能直接利用PC機的顯示器作為調試信息的輸出終端，將大大減少嵌入式目標系統開發過程中的準備工作量。文獻[3]提出了一種在WINDOWS環境中利用超級終端技術顯示嵌入式系統信息的方法，文獻[4]介紹了在網管系統中采用VT100終端技術對網絡進行管理的有關技術，但如何以較低的成本方便地調試多結點的嵌入式系統，則未見相關的文獻報道。在WINDOWS2000/XP環境下，采用VT100超級終端和RS232串行通信技術，通過在嵌入式目標系統內編制簡單的接口軟件就可以方便對多結點的嵌入式系統進行調試和診斷。
2.車載CAN總線儀表盤系統網絡的結構
基于CAN的車用儀表系統主要要求完成以下兩項功能：（1）采集車身開關狀態，并通過CAN總線傳輸至儀表板上顯示；（2）采集發動機狀態信息，包括發動機轉速，機油壓力，水溫，油溫等，并通過CAN總線傳輸至儀表板上控制相應的儀表顯示。由于與車身狀態有關的開關位置較分散，因此，需要多個結點參與完成數據的采集?；贑AN總線的車用儀表系統的拓撲結構如圖1所示。???

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4.運行實例
PIC18F458通過串行接口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CAN通信的數據如圖3所示，每行顯示的內容依次為在CAN總線上傳送幀信息的報文ID，每幀信息的8個字節的數據，由這些信息可以測試構成網絡的各個結點是否正常工作，收發的數據是否滿足預期的設計目標，實現了網絡傳輸數據的可視化，大大地方便了CAN應用系統的調試，減少了系統的硬件復雜程度。
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5.結論
?利用WINDOWS環境下的超級終端程序VT100可方便實現對基于CAN總線系統的在線監控和診斷，并且不影響原有系統的結構，在實際應用中有效地改善了開發效率，下一步的工作是參照VT100的控制序列，開發功能完善的基于PC的嵌入式系統的在線監控系統。

圖1中，雙點劃框中的部分為基于VT100的在線調試檢測模塊，框外部分為實際運行中的系統。由圖1可以看出，利用CAN總線和VT100終端技術，可以將PC機或筆記本電腦看作是整個嵌入式系統的監控臺，因而可以充分利用WINDOWS豐富的軟硬件資源，方便地實現對系統的監控。
3.VT100控制序列
VT100最初是由DEC公司于1978開發出來的一種物理終端（鍵盤，顯示器等），可解釋執行ANSI X3.64控制碼，后來被IBM的PC機所采用，目前在PC機上有功能相同的仿真模擬軟件可用。
VT100 可根據控制命令發送或顯示相應的字符，主機可以控制VT100 顯示器上光標的移動、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（八進制表示）為000~037和177，可以完成換行（LF） 、使終端停止或重新發送數據（XOFF/XON）等,如表1所示。
VT100的控制序列遵循Digital標準和ANSI標準。而在當今的應用中，大部分都使用ANSI標準中的有關內容。這是一種被稱為ESC序列的控制序列碼，它的特點是在每條控制序列的開頭都有1 個控制序列引導符CSI,在VT100中是ESC。表2 給出了VT100中常用的ESC命令序列。