现场总线技术是一种先进的工业控制技术,它将分散在各个工业现场的智能仪表连为一体并与控制室中的监控器一起构成现场总线控制系统(Fieldbus Control System)。在现场总线控制系统中通常存在两大类型节点：主站和从站。主站功能较强,负责各个从站的监控和参数配置,通过LCD显示各种信息等。从站功能则相对简单,往往只负责某种操作,如温度采集。本文主要研究对象是主站,采用CAN总线开发。CAN总线目前被认为是最有前途的现场总线之一,它可以保证数据传输的实时性和正确性。但它只定义物理层和数据链路层,应用层则完全交由CAN开发者根据自身情况制定。因此,本文的另一项主要工作是网络应用层协议的制定和实现。在设计主站时,考虑到其功能强、任务多的特点,这对于传统C51系列微控制器而言,无论是在运算速度还是寻址范围方面都已无法满足要求。经过分析采用性价比较高的ARM7TDMI内核微控制器S3C44B0X作为主站控制单元,它可提供0.9MIPS的三级指令流水线。此外,还提供大量片上外设,寻址范围可达256MB。但它没有内嵌CAN控制器,无法实现CAN协议,因此,需要外挂独立的CAN控制器。考虑到其地址和数据线是分开使用,同时还内嵌有SIO控制器(兼容SPI),于是采用带SPI接口的MCP2515作为CAN控制器,其SPI通信波特率可高达10Mbps,不会对CAN通信波特率造成限制(CAN最大通信波特率为1Mbps)。在完成主站硬件设计之后,就需要制定应用层通信协议及编程实现,在制定协议过程中,参考了DeviceNet协议。它是一种基于CAN开发的应用层协议,目前已经比较完善和成熟,尤其在报文格式定义、物理量类型定义、物理单位定义、数据类型定义方面值得借鉴。