基于CAN總線的電子設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)

楊志民

（泉州師范學(xué)院軟件學(xué)院 福建省泉州市 362000）

目前階段，我國(guó)社會(huì)發(fā)展的主要支柱仍然還是制造行業(yè)，在這之中主要是因?yàn)橹圃煨袠I(yè)的運(yùn)行設(shè)備在不斷進(jìn)行更新，一定程度上對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生影響。所以，在這樣的社會(huì)發(fā)展背景以及突飛猛進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展輔助下，以電子設(shè)備和數(shù)據(jù)采集為中心的制造業(yè)進(jìn)一步得到了發(fā)展。近幾年來(lái)，我國(guó)的電子設(shè)備對(duì)于數(shù)據(jù)采集的處理漸漸發(fā)生了變化。變化體現(xiàn)在很多方面，最主要的是結(jié)構(gòu)、處理順序以及采集精度等方面。首先，在結(jié)構(gòu)上，電子設(shè)備更多地會(huì)使用分離式的分析手段以及采集技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理匯總，并在保證數(shù)據(jù)不受到損害的情況下。另外，分離式數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)一步提升電子設(shè)備的實(shí)際處理速度，在一定程度上增加了工作的效率和質(zhì)量。在處理順序上，傳統(tǒng)的電子設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的采集處理通常是先采集，對(duì)數(shù)據(jù)作出一定的基礎(chǔ)處理，再利用相關(guān)的平臺(tái)軟件或者系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理。但是這種方式其實(shí)會(huì)拖慢數(shù)據(jù)處理的進(jìn)度，同時(shí)還降低了工作的效率，不能保證數(shù)據(jù)處理完之后的可使用性。而現(xiàn)如今的電子設(shè)備卻消除了以上的所有缺陷，同時(shí)還提升了運(yùn)行速率，增加數(shù)據(jù)信息的可使用性。最后，是設(shè)備的采集精度上，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)平臺(tái)的輔助，使得電子設(shè)備在數(shù)據(jù)采集的精度逐漸得到提升，這對(duì)于整個(gè)設(shè)備性能的提升也是有所幫助的[1]。我國(guó)還提出了可持續(xù)的發(fā)展理念，逐漸將工業(yè)性的電子生產(chǎn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為生態(tài)型的電子生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，增加社會(huì)的發(fā)展范圍以及發(fā)展路徑。CAN總線是一種具有較高控制性能的新興串行實(shí)操技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于社會(huì)中的各個(gè)領(lǐng)域，取得了相對(duì)較好的應(yīng)用效果[2]。

1 電子設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)

1.1 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的設(shè)置

首先，軟件的數(shù)據(jù)采集部分可以分為連接設(shè)置、監(jiān)聽區(qū)域、通信命令幀、數(shù)據(jù)定義結(jié)構(gòu)等，首先，在原本的平臺(tái)號(hào)或者系統(tǒng)之中，對(duì)數(shù)據(jù)信息運(yùn)行的模式作出調(diào)整更改。原本的數(shù)據(jù)信息處理模式一般情況下是II號(hào)的，但是由于此次的數(shù)據(jù)采集軟件是基于CAN總線的電子設(shè)備，所以需要更改調(diào)整為I號(hào)，在數(shù)據(jù)信息的采集處理過程中會(huì)更加靈活、便捷[3]。對(duì)系統(tǒng)中存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置，主要包括執(zhí)行指標(biāo)的名稱、圖標(biāo)與設(shè)定樣式。對(duì)與數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的通信傳輸裝置進(jìn)行連接。利用軟件定位功能獲取連接的地址，并將其添加在服務(wù)器和客戶端口之中。采集處理程序會(huì)被分為不同的控制區(qū)域，由兩個(gè)終端所控制。兩區(qū)域的數(shù)據(jù)采集協(xié)議和指令也是不同的，但是需要注意的是，雖然是兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理區(qū)域，但是仍然存在一定的執(zhí)行關(guān)系[4]。在以上的運(yùn)行環(huán)境之下，建立通用的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，將對(duì)應(yīng)的通信傳輸命令幀設(shè)置在軟件之中，并對(duì)各個(gè)字段的內(nèi)容進(jìn)行處理，節(jié)點(diǎn)附近安裝監(jiān)聽設(shè)備。先進(jìn)行監(jiān)聽標(biāo)識(shí)的終端設(shè)置，再將設(shè)備與軟件進(jìn)行關(guān)聯(lián)[5]。利用軟件中的交互功能設(shè)置獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)站，對(duì)附近的分散節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，以達(dá)到通過節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的目的。

1.2 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)的構(gòu)建

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建。這個(gè)結(jié)構(gòu)的作用主要是最大程度地保證數(shù)據(jù)可以順利完成傳輸，且不會(huì)在傳輸過程中受到損壞。另外，結(jié)構(gòu)的建立還可以保證數(shù)據(jù)的真實(shí)完整性，便于接下來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和處理[6]。軟件的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)主要分為兩部分，其一是數(shù)據(jù)采集與控制程序設(shè)計(jì)。這部分主要是對(duì)數(shù)據(jù)的采集工作進(jìn)行劃分。目前階段對(duì)于數(shù)據(jù)的傳輸都是依靠CAN總線來(lái)處理的，但是要想更加快速地完成數(shù)據(jù)的傳輸，需要使數(shù)據(jù)的初始極值與CAN總線的傳輸極值保持一致。所以，需要先計(jì)算對(duì)應(yīng)的CAN總線傳輸極值。具體如下公式（1）所示：

公式（1）中：N表示CAN總線傳輸極值，f表示軟件的執(zhí)行速率，β表示傳輸范圍之內(nèi)的誤差值。通過以上計(jì)算，最終可以得出具體的CAN總線傳輸極值。之后，利用CAN總線傳輸極值建立接下來(lái)的傳輸結(jié)構(gòu)。這部分的結(jié)構(gòu)為高層級(jí)的結(jié)構(gòu)，主要是對(duì)軟件采集獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行更加高精度地處理，以保證數(shù)據(jù)信息的可使用性。先將軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)與計(jì)算機(jī)之中的大數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)聯(lián)，建立對(duì)應(yīng)的執(zhí)行關(guān)系和程序。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入大數(shù)據(jù)庫(kù)之中，在大數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的處理。這樣的處理模式雖然繁瑣，但是卻可以提升數(shù)據(jù)采集和處理的精度以及準(zhǔn)度。而且通過軟件的分析模式也可以進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)采集的速度。因此，以上兩種分離式結(jié)構(gòu)以互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，并以CAN總線技術(shù)為輔助條件，完成雙層數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)的建立。

1.3 CAN總線SJA1000初始化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集

（1）通過結(jié)構(gòu)中的功能控制模塊特點(diǎn)，進(jìn)行拓?fù)洳杉瘏^(qū)域的劃分。一共可以分為三部分，其一是采集區(qū)域，主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)信息等資源進(jìn)行采集搜索。這部分的數(shù)據(jù)搜索僅僅是粗略的，按照對(duì)應(yīng)的條件以及關(guān)鍵字完成數(shù)據(jù)信息資料的查詢和下載。

（2）數(shù)據(jù)處理的篩選區(qū)域。這部分主要是負(fù)責(zé)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次篩選。這主要是因?yàn)槌醮嗡阉魇呛?jiǎn)略的，雖然可以滿足資料的數(shù)量條件，但是不能完全保證質(zhì)量條件，使數(shù)據(jù)存在一定的錯(cuò)誤性和不可使用性。所以，二次篩選就是進(jìn)一步提升采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量，便于用戶的使用。

（3）是數(shù)據(jù)的處理。通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)篩選，此時(shí)，軟件中的數(shù)據(jù)相對(duì)優(yōu)質(zhì)，利用綜合處理功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最后的優(yōu)化處理，完成采集工作。

之后，將CAN總線控制平臺(tái)中的SJA1000運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行初始化，同時(shí)把處理好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入平臺(tái)之中，由CAN總線控制平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的加密處理，再將其傳輸回原本的控制區(qū)域。在數(shù)據(jù)采集程序之中關(guān)聯(lián)上位機(jī)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸回來(lái)之后，上位機(jī)會(huì)對(duì)其進(jìn)行感應(yīng)，同時(shí)發(fā)出警報(bào)，提示接收并解壓數(shù)據(jù)。這主要是因?yàn)榭刂破脚_(tái)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)如果不及時(shí)進(jìn)行更改或者解壓，會(huì)造成數(shù)據(jù)信息的丟失和損壞，影響工作進(jìn)程。當(dāng)系統(tǒng)顯示傳輸回來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，利用CAN總線的反處理功能，將數(shù)據(jù)信息全部導(dǎo)入軟件之中，并利用SJA1000將采集到的數(shù)據(jù)作分類處理，在這個(gè)過程中，軟件還會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)編號(hào)，寫入模塊協(xié)議之中，最終形成KILLS函數(shù)，添加保存在軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)之中。這樣的模式不僅可以避免數(shù)據(jù)的重復(fù)采集，還可以通過模塊化的更改調(diào)用，進(jìn)一步提升軟件的運(yùn)行兼容性，最終完成電子設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件的設(shè)計(jì)。

2 軟件測(cè)試

2.1 測(cè)試準(zhǔn)備

本次主要對(duì)基于CAN總線的電子設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。共對(duì)兩組軟件進(jìn)行測(cè)試，一組為傳統(tǒng)的信號(hào)數(shù)據(jù)采集軟件，可以將其設(shè)定為傳統(tǒng)信號(hào)測(cè)試組，另一組為本文設(shè)計(jì)軟件，設(shè)為測(cè)試組。構(gòu)建軟件測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。首先，需要設(shè)定對(duì)應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)，具體如表1所示。

表1：測(cè)試網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表

依據(jù)表1中的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的設(shè)置。選取兩臺(tái)計(jì)算機(jī)作為本次軟件測(cè)試的對(duì)象。在軟件之中建立監(jiān)測(cè)區(qū)域，對(duì)三相數(shù)據(jù)處理情況，數(shù)據(jù)采集頻率以及外部運(yùn)行情況重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。另外，將數(shù)據(jù)信息傳輸時(shí)的隔離信息添加在串口服務(wù)器之中，完成測(cè)試環(huán)境的準(zhǔn)備，開始測(cè)試。

2.2 測(cè)試過程

對(duì)兩組軟件同時(shí)進(jìn)行測(cè)試。將兩臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)進(jìn)行初始化設(shè)置，消除系統(tǒng)中原本的數(shù)據(jù)信息。將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。將兩組相同的數(shù)據(jù)添加在電腦的數(shù)據(jù)庫(kù)之中，并對(duì)其作出保存操作。利用設(shè)計(jì)好的軟件先對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)識(shí)別，完成之后，提取數(shù)據(jù)，將其下載至文件夾之中。更改數(shù)據(jù)文件的屬性，這部分需要注意的是，屬性的更改需要按照數(shù)據(jù)的實(shí)際預(yù)測(cè)量來(lái)設(shè)定的。通常情況下，是設(shè)置為+0.547。設(shè)置好之后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件之中，先進(jìn)行整合匯總。在這個(gè)過程之中，需要計(jì)算數(shù)據(jù)采集的SJA比率值。具體如公式（2）所示：

2.3 測(cè)試結(jié)果

通過以上的測(cè)試結(jié)果，最終可以得出對(duì)應(yīng)的分析情況，具體如圖1所示。

圖1：測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析圖

通過圖1中數(shù)據(jù)的對(duì)比分析可以了解到?；贑AN總線的數(shù)據(jù)采集軟件對(duì)比于傳統(tǒng)的信號(hào)數(shù)據(jù)處理軟件，具有更強(qiáng)的實(shí)用性，它的SJA比率值相對(duì)較高，這表明在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理采集的過程中。軟件的處理速度是相當(dāng)快的，不僅如此，還可以在采集完成之后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合匯總，極大地提高了生產(chǎn)生活的質(zhì)量和效率，且一定程度上提升了技術(shù)水平，因此，可以得出最終的結(jié)論：本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集軟件的性能與效果較好，SJA比率值相對(duì)較高，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，便是對(duì)基于CAN總線的電子設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)的具體過程。其實(shí)，新時(shí)代科技飛速發(fā)展的背景下，電子設(shè)備運(yùn)行與CAN總線相結(jié)合產(chǎn)生的數(shù)據(jù)處理模式是十分完美的，在數(shù)據(jù)的傳輸和采集方面都得到很大的提升，不僅拉動(dòng)了社會(huì)各個(gè)行業(yè)的均衡發(fā)展，也將原本無(wú)關(guān)聯(lián)的行業(yè)建立關(guān)系，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展的目的。不僅如此，電子設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的完美契合，也在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)與操控，增強(qiáng)了整個(gè)行業(yè)一體化的進(jìn)程，并有效地將成本控制在了適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，提供新的發(fā)展路徑，也為我國(guó)的電子制造業(yè)作出了一定的貢獻(xiàn)。