模拟电压信号来自BLR1型拉压式称重传感器，传感器压力测量量程为0～5000kg，输出电压信号0～16mV。为适应AD1674输入电压范围，需对传感器的微弱电压信号放大，但同时并存许多噪声源：传感器内阻、电缆电阻、放大器电路以及电路周围的电磁干扰源。因此，电压信号前端采用低通滤波器和差分放大器AD620等来抑制差模噪声和共模噪声，如图3所示。

图3

设Vs为传感器的信号电压，Vn1、Vn2为外部噪声源在电缆线上的感应噪声信号，Vns为电路噪声。因此，差分放大器输出电压Vo为：

V_o=A(V₁-V₂)=A(V_s+V_ns+(V_n1+V_n2))；如果噪声源与信号源频谱不重叠，则经低通滤波电路后：V_f≈AV_s。

GAL译码电路
本模块电路中，单片机扩展外围器件较多，有程序存储器AT28C256、CAN控制器SJA1000、并口扩展82C55A和A/D转换AD1674。196单片机在模块中主要工作于8位总线宽度下，由于AD1674采用了12位并行输出模式，因此还需动态改变总线宽度。为了简化电路，以及适应196单片机较高总线速度的要求，译码电路放弃了传统的门电路组合的方法，采用了可多次编程的通用阵列逻辑器件(generic array logic)GAL16V8。这样可以减少元器件数量、降低线路复杂程度，同时降低故障机率及提高硬件设计的灵活性。

GAL16V8引脚分配及逻辑表达式如下：
Input device‘P16V8AS’；
WR，RD，CAN，A12，A13，A14，A15，ADC
pin2，3，4，5，6，7，8，9；
BUSWIDTH，CSCAN，INTCAN，CEROM，CSADC， CS8255，NTADC，EADC
pin19，18，17，16，15，14，13，12；

EQUATIONS
!CEROM=!A15&!A14&A13&!A12#
!A15&!A14&A13&A12
#!A15&A14&!A13&!A12#!A15&
A14&!A13&A12
#!A15&A14&A13&!A12#!A15&
A14&A13&A12
#A15&!A14&!A13&!A12#A15&!
A14&!A13&A12；
!CSCAN=A15&!A14&A13&!A12；
!CS8255=A15&!A14&A13&A12；
!CSADC=A15&A14&!A13&!A12；
BUSWIDTH=A15&A14&!A13&!A12；
!INTCAN=CAN；
!INTADC=ADC；
!CEADC=WR&RD；

由上述逻辑表达式可以看出，外围器件地址基地址由最高4位地址A12～A15决定，AT28C256、SJA1000、82C55A及AD1674对应基地址分别为：2000H，A000H，B000H，C000H。当选通AD1674时，单片机总线宽度控制引脚BUSWIDTH将置为高，动态调整到16位总线宽度，其余时刻，BUSWIDTH为低，单片机保持8位总线宽度。INTCAN和INTADC分别是对SJA1000和AD1674中断请求信号取反。GAL表达式文件用ABEL软件编译形成JED文件，使用通用编程器烧入芯片，且可反复多次烧写，方便调试。

软件编程

控制软件的合理设计是模块实时、有效地完成数据采集及通信任务的关键，主要包括系统初始化、CAN信息处理、数据采集及处理等功能模块。系统开放一个定时中断，定时时间对应上位机发送来的采样周期。CAN报文的接收主要有2种方式：中断和查询方式。为提高系统的实时性，同时也保证接收缓冲器不出现数据溢出现象，模块中采用中断接收方式。CAN报文发送采用查询方式，即当需要发送数据时，将预先组织好的数据帧按字节写入SJA1000的发送缓冲寄存器中。

SJA1000的初始化主要是在SJA1000的复位模式下设置相应寄存器。在初始化CAN内部寄存器时应注意同一网络中各模块的通信速率的设置应一致。下面给出SJA1000工作在BasicCAN模式下的简单的初始化源程序：

INIT-SJA1000：
LDB　AL，　#01H
STB　AL，　REG-CR　；复位SJA1000
LDB　AL，　#0AAH
STB　AL，　REG-OCR　；设置输出寄存器为普通输出模式
LDB　AL，　#048H
STB　AL，　REG-CDR　；使能内部比较器，禁止时钟输出
STB　#01H，　REG-BTR0　；设置波特率为
250K(使用16M晶振)
STB　#1CH，　REG-BTR1
LDB　AL，　#00H
STB　AL，　REG-ACR　；设置验收码寄存器
LDB　AL，　#0FFH
STB　AL，　REG-AMR　；设置验收屏蔽码寄存器
LDB　AL，　REG-CR
ANDB　AL，　#0FEH　；SJA1000退出复位模式
LDB　AL，　#02H
STB　AL，　REG-CR　；设置中断寄存器，使能
接收中断
RET
以上程序段可以正确初始化SJA1000，为了提高程序可靠性和容错性，实际应用中应该读出SJA1000寄存器内容并加以比较，从而判断是否正确写入。

结束语

基于以上所述的软、硬件设计实现了CAN协议所包括数据链路层和物理层，由于CAN总线协议没有定义应用层，因此在实际的应用中有必要定义高层通信协议，即相应的命令、参数和数据的格式。国际上比较流行的基于CAN底层协议的高层协议有DeviceNet和CANopen，我们在简单应用中，采用了自定义的简单通信协议，在此不作叙述。设计的智能数据采集模块应用于电液伺服控制系统以来，运行情况良好，由于CAN总线的应用，大大提高了分布式数据采集和控制系统的灵活性、可靠性和实时性，建立了一个有效的现场总线控制系统的实验教学平台。同时该数据采集模块也可以方便地移植到工业上的其它控制系统中，与其它基于CAN总线的智能控制模块组成CAN现场总线控制系统。