基于CAN总线的船舶自动气象站的研究

牛 涛

（武汉船舶职业技术学院电气与电子工程学院，湖北武汉 430050）

自动监测和报警气象条件是影响船舶航行的重要因素。在走航过程中，船舶所面对的海洋环境复杂，需要建立气象站对海面气温、海表温度、风向、风速等进行监控。随着航运业的迅猛发展，传统船舶气象仪存在诸多不足，如进行热电耦电桥法温度测量仪，测量过程复杂，数据实时性、传输距离和抗干扰能力难以满足需要，亟需构建新型的船舶自动气象站。

CAN现场总线是德国Bosch公司开发的串行数据通信协议，在汽车复杂控制及仪表数据交换方面得到充分应用，其实时性强、传输距离远、抗电磁干扰能力强等优点尤为突出［1］，能较好适应船舶航行时的复杂环境，弥补传统船舶气象仪的不足，为构建新型船舶自动气象站创造了有利条件。

1 系统总体结构

系统采用CAN现场总线进行数据通讯，传输媒体采用双绞线，通讯速率根据船舶环境可选50kbps（270m）一125kbps（350m）［2］，如图1系统总体结构。

2 CAN总线硬件设计

2.1 CAN总线适配卡

CAN适配卡采用了PLX公司的PCI 9052，作为监控主机与总线的接口设备，通过该芯片可以快速完成CAN总线到监控主机PCI总线的转换。PCI 9052工作时，需要EEPROM存储配置信息，设计采用Microchip公司93LC46存储芯片。CAN适配卡与测控节点都采用SJ1000控制器芯片为CAN控制器接口。

图1 气象站总体框图

2.2 主采集器

主采集器是整个数据采集的核心，主要实现常规气象要素数据采集和实时采集分采集器数据的功能。主采集器采用江苏省无线电科学研究所自主研发的ZQZ－BH型数据采集器，该主采集器支持CAN总线结构，传感器可任意增减和组合，观测的气象要素数量不受限制。……