基于CAN总线的大数据采集技术在物品追踪场景的设计

在现代工业生产中，连续或批量的工作流程要求严格的过程控制和安全措施。数据采集系统是实现对生产环节实时数据采集、处理，并提供生产过程数据及动态监控功能的关键。在整个工业生态中，数据采集系统扮演着至关重要的角色。为此，本文提出了一种基于CAN（Controller Area Network）总线设计的数据采集器，该设计具有智能、高效率、实时性强以及适用广泛等特点。

首先，我们简要介绍了CAN总线及其特点。CAN是一种局域网络控制总线，由德国BOSCH公司最初为汽车监测与控制系统设计，其规范确保了任意两个节点之间兼容性，包括电气特性及数据解释协议。CAN协议分为两层：物理层负责实际位传送过程中的电气特性，而数据链路层则包含帧组织形式、总线仲裁和检错、错误报告及处理等功能。

其次，我们详细阐述了本文所提出的基于CAN总线的大型现场信息采集器结构原理。本设计综合考虑了现场需求与优化因素，采用专用元器件以简化电路并提高可靠性。这款设备具备4路模拟量差分输入和2路输出，以及4路开关量输入和输出，并配备1个用于通信的CAN接口，支持使用标准化的CANOPEN协议进行通信。

我们进一步分析了模拟量采集模块、开关量采集模块以及通信模块的具体设计。在模拟量部分，我们采用差分形式来提高抗干扰能力，并通过高速运放OP07实现浮动差分信号转换；在开关量部分，我们使用光耦进行隔离，以保护单片机口线免受干扰；而在通信部分，则通过SJA1000与82C250构成逻辑链路控制（LLC）、媒体访问控制（MAC）子层以及物理层，从而完成具体数据接收与发送任务。

最后，我们探讨了如何利用CANopen协议来实现更高效率的大规模现场通讯。此协议涵盖应用层到通讯子集中各方面，为不同厂家提供一致性的通讯标准，同时使得软件开发更加便捷。此外，它还定义了一系列预设连接集合，以简化网络配置，并规定内存区用于发送和接受网络上的PDO（Process Data Object）。