CAN总线开关量输入输出扩展器设计文献综述

随着工业自动化和信息化程度的不断提高，现场总线技术得到了越来越广泛的应用，其中控制器局域网络（ControllerAreaNetwork，CAN）总线以其高可靠性、实时性强、成本低廉等优势，在工业控制、汽车电子、医疗设备等领域得到了广泛应用。

然而，CAN总线节点的开关量输入输出接口数量通常有限，难以满足日益复杂的工业控制需求。

为解决这一问题，本文设计了一种基于CAN总线的开关量输入输出扩展器，实现对大量开关量信号的采集与控制，并详细介绍了其硬件设计和软件设计。

本文首先介绍了课题研究背景、意义以及国内外研究现状，并对CAN总线技术的基本原理、协议规范、特点及应用进行了概述。

接着，分析了开关量输入输出扩展器的功能、性能和接口需求，并在此基础上完成了硬件电路的设计，包括微控制器模块、CAN总线接口模块、输入输出模块、电源模块等。

软件方面，则采用了分层化的设计思路，实现了CAN总线通信协议、输入信号采集与处理、输出信号控制等功能。

最后，对系统进行了功能测试和性能测试，并对测试结果进行了分析，验证了设计的可行性和有效性。

关键词：CAN总线；开关量输入输出；扩展器；工业控制；嵌入式系统

#1.1CAN总线控制器局域网络（ControllerAreaNetwork，CAN）总线是一种串行通信协议，最初由德国博世公司为解决汽车控制系统中大量传感器和执行器之间的数据交换问题而开发。

CAN总线具有高可靠性、实时性强、成本低廉等优点，已广泛应用于汽车电子、工业自动化、医疗设备等领域。