果樹的生長受自然環(huán)境和人為因素的影響，其中果園中的氣象條件對果樹的生長、結果和壽命影響很大。果園的氣象條件分溫度、土壤的水分、光照以及風力的強弱。所以，通過監(jiān)測果園的氣象條件，及時地以人為因數改善果樹的生長條件，已成為影響果農收入的關鍵問題。
CAN總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發(fā)的一種串行數據通信協議。CAN總線通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作，通信速率可達1MBPS。作為一種分散式、數字化、雙向多點、具有高速率高可靠性特點的通信系統(tǒng)，CAN總線可以構建靈活的多主通訊機制，也可以建立主從式結構，而且這兩種方式下的硬件物理聯接完全相同。
1 系統(tǒng)的總體方案設計及工作原理
運用CAN總線構建分布式的果園氣象監(jiān)測網絡系統(tǒng)，采用主從式結構。系統(tǒng)結構如圖1所示。本系統(tǒng)由上位監(jiān)控PC機、CAN總線適配器和現場監(jiān)測節(jié)點三部分組成，節(jié)點數量可根據果園的規(guī)模增減。

上位監(jiān)控PC機采主要負責對監(jiān)測系統(tǒng)氣象數據的接收與管理、控制命令的發(fā)送以及各監(jiān)測節(jié)點工作狀態(tài)的實時顯示；CAN總線適配器可以使PC機方便地連接到CAN總線上，本系統(tǒng)采用USB-CAN總線適配器；監(jiān)測節(jié)點以單片機P87C591為核心，主要負責對現場的氣象數據進行采集，對采集來的數據進行數字濾波求平均值處理并將處理過的數字信號送入CAN總線。同時監(jiān)測節(jié)點也接收來自上位機的控制命令參數。本系統(tǒng)通信可靠、快捷，硬件電路設計和軟件編程簡單，能較好地滿足對果園氣象條件長期準確監(jiān)測的要求。
2 氣象監(jiān)測節(jié)點的設計
2.1 P87C591的特點
節(jié)點硬件電路以PHILIPS 8位單片機P87C591為核心。P87C591從80C51微控制器家族派生而來，帶硬件I2C總線接口和CAN總線接口，帶6路模擬輸入的10位ADC，可選擇快速8位ADC。
P87C591包含了PHILIPS半導體SJA1000 CAN控制器強大的PeliCAN功能，并在此基礎上擴展了以下功能：①增強的CAN接收中斷，有接收緩沖區(qū)級的接收中斷；用于接收中斷的高優(yōu)先級驗收濾波器。②擴展的驗收濾波器，8個濾波器用于標準幀格式，4個濾波器用于擴展幀格式；驗收濾波器的“運行中可改變”特性。

80C51 CPU接口將PeliCAN與P87C591微控制器內部總線相連，連接原理如圖2 所示。80C51核通過5個特殊功能寄存器CANADR（地址寄存器），CANDAT（數據寄存器），CANMOD（模式寄存器），CANSTA（狀態(tài)寄存器）和CANCON（命令寄存器）對PeliCAN進行訪問。通過CANMOD 可對PeliCAN模式寄存器進行直接的讀/寫訪問；通過寫入CANCON 對命令寄存器進行訪問；通過讀CANCON 對中斷寄存器進行訪問；通過CANSTA 寄存器可對中斷使能寄存器進行寫操作；訪問CANSTA 可位尋址并允許單個狀態(tài)位的直接尋址，這對查詢很有用。