CAN總線在組合機床電控系統(tǒng)通信中的應用
● 波特率設置的編程
CAN總線的傳輸速率與兩個節(jié)點之間最大距離有關(guān),如表1所示。表中還同時給出了LF2407A的可編程位定時器的數(shù)值。這些值還與LF2407A的主時鐘頻率有關(guān),表中的數(shù)值是在主時鐘頻率為16MHz下得到的,一般地可以按下面的公式計算位速率。
波特率=ICLK/[(BRP+1)+BitTime]
其中ICLK為DSP的系統(tǒng)頻率,BRP由總線時序寄存器0(BTR0)決定。
BitTime=(TSEG1+1)+(TSEG2)+1
其中TSEG1和TSEG2由總線時序寄存器1(BTR1)決定。
● 幀結(jié)構(gòu)設計
按照CAN2.0規(guī)范,CAN總線上傳送的報文由3~11個字節(jié)組成,其中包含3個字節(jié)的控制字節(jié)和0~8個數(shù)據(jù)字節(jié),見表2。
其中,方向位決定一半的優(yōu)先級,而剩余的優(yōu)先級由節(jié)點地址決定,低地址優(yōu)先級為高。當方向位為“1”時,地址域是源節(jié)點地址(從節(jié)點到主節(jié)點),優(yōu)先級由地址決定;當方向位為“0”時,地址域是目標節(jié)點地址(主節(jié)點到從節(jié)點),優(yōu)先級由地址決定。類型的三個比特可以有多個取值,10×為單幀(廣播),111為非結(jié)束多幀(廣播),110為結(jié)束多幀(廣播),00×為單幀(點對點),011為非結(jié)束多幀(點對點),010為結(jié)束多幀(點對點)。每幀字節(jié)數(shù)用五個比特表示。忙信號位表示主節(jié)點正在與某一從節(jié)點通信,如果有另外從節(jié)點提出與主節(jié)點通信的要求時,主節(jié)點就向此從節(jié)點發(fā)出忙反饋信號,通知此節(jié)點稍后再與主節(jié)點通信,否則,從節(jié)點會連續(xù)向主節(jié)點提出通信請求,如果一直未收到任何響應,此節(jié)點會發(fā)出報警信息,從而會造成通信系統(tǒng)的誤操作??刂泼畋硎驹搸鶄魉拖⒌木唧w意義,可對各個消息(如測量、調(diào)整、控制等)編碼,實現(xiàn)模塊間的信息交換以及對外界的安全保密。系統(tǒng)的軟件
● 主控節(jié)點的確認
為了使連接在一起的組合機床電控單元模塊能夠協(xié)調(diào)工作,在所有入網(wǎng)的模塊中動態(tài)地確立一個主模塊。所有非主模塊的數(shù)據(jù)基準取自主模塊。為了適應模塊熱插拔的要求,并避免主模塊故障導致系統(tǒng)的工作失常,主模塊是動態(tài)確立的。每隔一定的時間間隔,各個模塊都要廣播一個“爭主”請求,如果有已經(jīng)確立的主模塊,則主模塊廣播一個“反對”應答,禁止其他模塊成為主模塊;如果尚未確立主模塊、或者已經(jīng)確立的主模塊因故障而不能發(fā)出“反對”應答,則發(fā)出“爭主”請求的模塊就可以成為新的主模塊。利用多主競爭的原則,在某一主機失效的情況下,由其他從機競爭成為主模塊,代替原有主機的地位,這樣的機制可以保證整個系統(tǒng)不會因為一臺通信主節(jié)點的癱瘓造成整個組合機床電控單元間通信系統(tǒng)的癱瘓。
● 監(jiān)控主機的軟件
用一臺工控機作為監(jiān)控機,通過適配卡與CAN連接。在監(jiān)控機上用VB6.0編寫監(jiān)控的操作軟件,并且把監(jiān)控機作為局域網(wǎng)上的一臺操作服務器,用戶通過它可以對各個模塊進行操作。
結(jié)束語
本文介紹了TI公司TMS320LF2407A芯片中內(nèi)嵌CAN控制器的特點,并在其基礎上把CAN總線技術(shù)應用在組合機床電控數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)中,該系統(tǒng)主要采用了高性能的DSP芯片和適配卡,通過靈活的通信協(xié)議和接口的設計,使系統(tǒng)滿足CAN總線短突發(fā)、高實時性、高數(shù)據(jù)率的要求。此系統(tǒng)還可以應用到其他工業(yè)控制領域,具有廣泛的應用前景。
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