总线技术原理及应用

总线技术原理及应用

罗国号

江苏金陵机械制造总厂   江苏南京210000

摘要：现今随着计算机信息技术的持续发展，总线技术应用已经成为一个重要的发展趋势，它在集成控制系统中是取代传统DCS的一个最理想产品，具有较强的自动化控制特性，并且还能够获得更加完善、开放、集约的控制系统。在接下来的研究中，笔者着重探讨总线技术的应用原理，并结合笔者的实际工作经验，对其应用范围展开探讨。

关键词：总线技术；原理；应用

引言：总线技术的应用是在上世纪七十年代开始的，它存在多方面的优越性，且能够在机械自动化行业中得到广泛推广。并且，最关键的是随着我国机械领域的持续发展，市场对一些机械类产品的性能要求不断提升，从某种较大来看，在各类机械产品生产制造期间，相关控制单元之间的通信要求也愈来愈高，此时引入一个高效的通信模式是非常关键的，而总线技术的应用恰好能够解决这一问题。

一、总线的概念及功能

（一）概念

总线的英文译成是“bus”，我们可以将其理解成中文的“公共汽车”，这应该是一个非常形象的比喻。大家都知道，公共汽车的通车路线是固定的，我们所有人都能够乘坐公共汽车去其中的任意站点。假若将乘客看作是电子信号的话，那么总线就被称作为“BUS”。不过，站在专业角度来看，总线属于一类用来描述电子信号传输线路的结构形式，它属于一类信号线的集合，属于子系统间进行信息传输的一个公共通道。利用总线能够让该系统中的所有组件之间的信息进行有效沟通与传递，并进一步达到共享、逻辑控制等目的。

（二）功能

由于网络信息技术的持续发展，尤其是对于成本与空间来说，总线传输取代点对点传递是现今一个非常重要的发展趋势，其出现必然能够对信息传递等带来更强的便捷性，同时也能够提供一些有效的技术解决方案。那么对于总线的功能来说，主要有哪些呢？接下来我们对其具体概述。

1.数据传输功能。它代表着总线的一个基本功能，主要是通过总线传输率进行表达，具体来说，则是指每秒传输的字节数，其单位是Mbps。

2.多设备兼容功能。它一般是指在若干个设备中使用相同的一条总线，一方面需要考虑总线占用权等存在的问题；哪一个主设备占用，那么需要通过总线仲裁器进行判断与处理。

3.中断功能。这属于计算机对紧急事件的一种处理机制。如果外在设备和主设备之间等能够实现服务阅读的话，那么终端能够更好地实现服务约定的联络信号。

4.错误处置。其一般是指：奇偶校验错、系统错、电池失效等一系列不正确的检测方式，同时还需要能够提供一系列科学有效地保护策略。

二、总线技术原理介绍

总线通常是利用串行数据传输模式，能够按照1Mb/s的速度在40m的双绞线上通行，也能够通过光缆进行衔接。同时对于其中的总线协议来说，则兼容若干个主控制器。由此来看，总线其实是计算机中具有不同功能的构件之间进行信息传递的一个重要公共线路，它一般是通过导线创建而成的一个传输线束。根据计算机传输的信号类型，我们能够将总线划分成三种，即：数据总线、地址总线、控制总线等，其对应的功能是：传递数据、数据地址、控制信号等。所以，总线能够用来连接计算机硬件构成中的若干个设备，它能够实现总线中全部的设备信号共享[1]。

根据总线技术应用原理来看，我们倘若将主板看作是一个城市的话，那么总线就好比是公共汽车，它是根据特定的线路形式，能够在两个重要的固定位置进行来回运转。在这一线路中，相同的时段仅能够负责某一地点的运输任务。所以，一般需要同时选择若干条线路来传递大量的数据，但是总线则能够同时传递数据数，我们可以将其称作是宽度。一般来说，总线的宽度愈大，那么其传输性能就会愈稳定。如果总线处于空闲的情况下，同时一个设备需要于目的设备进行连接，此时发起通信的设备必须要先驱动总线，接下来才能够发射出地址与数据。而其他的按照高组态的形式衔接于总线中的设备，假若能够捕捉到与自己相一致的地址信号，也能够接收总线上的数据。所以在发射器完成发射任务之后，则能够让总线由输出状态转变成高组态。

值得注意的是，因为总线是一种面向内容的编址策略，所以能够非常容易地创建一个更加标准、规范的控制系统，其能够更加灵活地对其实施配置与调整。我们能够在总线中增设一些全新的站点，但是无需在软硬件中进行修改或调整。如果其提供的新站点属于一些纯数据接收器的话，那么数据传输协议通常不会在独立的部分设置物理目的地址。它能够支持分布过程同步化，也就是说在总线的控制器进行数据监测的过程中是能够通过互联网来获得，但是不用让每一个控制器都设置一个相对独立的传感器。

三、总线技术的应用

总线在所有的操作环节都离不开两个模块之间的信息传递与交流，一般来说，启动操作过程的被称作是主模块，但是另外一个则被称作是从模块。在某一阶段中，总线中仅有1个主模块进行启动应用。所以其操作步骤包括：①主模块拥有总线的控制权，而总线控制器则需要发挥裁决作用；②主模块获得总线控制权之后，还需要通过模块进行寻址，并在模块确认之后对其实施数据传输；③通过数据传递对其中的错误点进行排查。那么其实际应用范围有哪些呢？接下来我们通过机械制造层面对其具体应用展开探讨。

（一）汽车制造中的应用

通过总线技术，则能够减少车身布线，进一步降低生产成本，因为选择了总线技术，所以不同模块之间的信号传输必须要配置两个重要的信号线路。首先对于布线局部化来说，则需要除掉总线之外的一些横贯车身的线路，由此能够有效地降低布线成本。考虑到总线系统具备较强的数据稳定性、可靠性等，再加上其线路之间的干扰性能弱，所以能够为汽车制造进行量身定制，当然同时还需要兼顾汽车生产车间的特殊工作环境，例如：点火线圈在点火的情况下则会出现非常强大的反冲电压，此时利用电涡流缓冲器切断的时候则会形成浪涌电流，并促使汽车发动仓内部的温度提升到100℃不等。

（二）大型仪器设备中的应用

该设备的应用是根据特定的步骤对若干个信息采集、处理、控制、输出等过程实施复杂操作的变化。传统的仪器设备一般在电子结构、成本计算等方面投入更多的精力，且缺乏稳定性与安全性[2]。但是在应用总线技术之后，在这方面的改善效果是非常明显的。例如：对于一些临床上常见的医疗设备来说，在创建病理分布监控双系统的过程中，则需要通过中央监控单元、现场采集单元等进行构成，对于现场采集单元的应用来说，它能够对医院所有门诊中使用的诊断仪器捕捉到的数据进行分析，而且还能够对相关检查图像进行动态性采集，由此能够对其中的数据进行整理、存储；对于中央监控单元来说，则能够动态地通过现场采集单元捕捉到的数据等进行图像监测、数据分析、报表打印、数据库管理等。所以这两者之间必须要通过总线技术进行衔接，在该网络系统中，中央控制单元发挥着主导作用，但是现场采集单元则能够动态性地响应中央监控单元所传达的一些指令。

（三）工业控制领域的应用

传统工业领域目前已经迎来了全面的技术改革浪潮，借助于网络化技术的应用，则能够大大扩大工业控制领域的发展范围。目前总线能够用于现场设备级的一个重要通信总线，它具备较强的稳定性。比如，澳大利亚一家企业研发出来的轴控制系统则配置了总线接口，能够在工业控制网络中设置一个从站，由此能够对机床及机器人等进行控制。

四、结束语

总线控制计算的应用具备较强的稳定性、灵活性与动态性，由于其具备相对独特的设计，所以该技术的应用愈发受到重视，目前已经在汽车领域、工业领域、机械制造领域等得到广泛应用。

参考文献

[1]戈华飞.简析FlexRay总线原理及故障诊断(二)[J].汽车维护与修理,2021(007):000.

[2]孔志勇,董海宝,卢琳琳,等.CAN总线技术在可控震源控制电路中的应用[J].物探装备,2022(001):032.