用于卷煙機(jī)組的CAN總線實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
引 言
卷煙生產(chǎn)中的卷煙機(jī)組主要包括兩大部分,上位機(jī)MLP,用于為控制系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)提供操作和顯示的裝置,它包括一個(gè)工業(yè)PC和一個(gè)監(jiān)視器。以及下位機(jī)SRP,包括傳感器,調(diào)節(jié)裝置或者檢測(cè)裝置。SRP主要包括四種結(jié)點(diǎn)1)SPS,2)HIP,3)CIS,4)SRM。上位機(jī)和下位機(jī)各結(jié)點(diǎn)之間的通信是頻繁的,數(shù)據(jù)對(duì)象眾多,數(shù)據(jù)種類(lèi)也繁多,包括參數(shù)上傳,下傳,指令,域數(shù)據(jù)等等,所以在這之中,難免會(huì)因?yàn)椴僮魅藛T操作失誤或者控制器本身的原因?qū)е洛e(cuò)誤,但錯(cuò)誤發(fā)生的時(shí)候需要盡快的分析,發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,解決錯(cuò)誤。因此我們需要建立一個(gè)可靠的錯(cuò)誤判斷機(jī)制。本文所討論的CANBUS實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)器正是應(yīng)這種需求而產(chǎn)生的。工作人員根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)器所捕獲的并且友好顯示的線路上的適時(shí)數(shù)據(jù)便可分析出是哪一方出了問(wèn)題,出了什么類(lèi)型的問(wèn)題。這對(duì)安全生產(chǎn),準(zhǔn)確控制起了舉足輕重的作用。
(一) 硬件實(shí)現(xiàn)
在實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)器的實(shí)現(xiàn)中,我們選擇采用了周立功公司的PCI-9810非智能CAN接口卡作為硬件接口用于接收捕獲CAN總線上的傳輸數(shù)據(jù)。如下圖
PCI-9810非智能CAN接口卡是具有高性能價(jià)格比的CAN-bus總線通訊適配卡,它使PC機(jī)方便的連接到CAN總線上,實(shí)現(xiàn)CAN2.0B協(xié)議的連接通訊。它是一款采用專(zhuān)用PCI接口轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)的非智能型CAN接口卡,即插即用,符合PCI2.1規(guī)范。它采用中斷接收方式,可最大限度減輕占用PC的負(fù)荷;具有最多8幀的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。另外我們采用了周立功公司提供的Windows驅(qū)動(dòng)程序升級(jí)版PCI-9810BWDM驅(qū)動(dòng)文件將其驅(qū)動(dòng)。
(二) 界面軟件實(shí)現(xiàn)
界面軟件實(shí)現(xiàn)主要包括四大方面,1)軟件平臺(tái)的選擇,2)對(duì)硬件接口CAN卡的使用,3)利用接口接收CANBUS線路上數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn),4)所接收數(shù)據(jù)的處理(主要是判斷和顯示)的實(shí)現(xiàn)。
〈1〉軟件平臺(tái)的選擇—DELPHI
系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可利用多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,如DELPHI,VB,VC,PB等語(yǔ)言都是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言,但把幾者相比較,DELPHI是唯一一套能夠同時(shí)適用于開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)及WEB 應(yīng)用等所有軟件的高效率開(kāi)發(fā)環(huán)境,且第三方控件多,開(kāi)發(fā)比較快,且設(shè)計(jì)界面比VB,VC,PB 靈活?;谝陨弦蛩兀紤]到所要監(jiān)聽(tīng)CANBUS線路的傳輸數(shù)據(jù)信息量大、種類(lèi)多,以及信息之間相對(duì)獨(dú)立,又有關(guān)系且必須備有優(yōu)良的圖形顯示等特點(diǎn),我們選擇DELPHI作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
〈2〉對(duì)硬件接口PCI-9810的操作的實(shí)現(xiàn)
在DELPHI程序中,我們是通過(guò)調(diào)用周立功提供的通用VCI動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件接口PCI-9810的操作的,該動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)提供了界面軟件能在windows下運(yùn)行必需的代碼和其他資源,其中主要包括十個(gè)接口函數(shù)如設(shè)備相關(guān)函數(shù)和CAN通訊相關(guān)函數(shù)以及相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義。把動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件夾添加到項(xiàng)目文件夾,然后把庫(kù)源文件添加到程序代碼的應(yīng)用文件單元即可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的調(diào)用,也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)PCI-9810卡的打開(kāi),關(guān)閉,啟動(dòng),復(fù)位,收發(fā)數(shù)據(jù)等操作。
〈3〉CANBUS線路上數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收
CANBUS線路上的數(shù)據(jù)對(duì)CAN卡來(lái)說(shuō)有著不期性,所以要能對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí),準(zhǔn)確的接收,必須要通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)一種功能即線路上一旦有數(shù)據(jù),就能捕獲。對(duì)于此,我們采用的方式是利用多線程。即在程序中專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟一個(gè)線程用于對(duì)線路的監(jiān)聽(tīng),接收。
關(guān)于多線程
在32位的windows系統(tǒng)中,系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程,一個(gè)調(diào)入內(nèi)存并準(zhǔn)備執(zhí)行的應(yīng)用程序稱(chēng)為一個(gè)進(jìn)程,它由裝入內(nèi)存的程序代碼和操作系統(tǒng)及由此創(chuàng)建的應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境組成,進(jìn)程就是應(yīng)用程序的運(yùn)行實(shí)例。每個(gè)進(jìn)程都有自己私有的虛擬地址空間和動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存,以及文件,線程和其它模塊。每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)主線程,但可以建立另外的線程。進(jìn)程中的線程是并行執(zhí)行的,每個(gè)線程占用CPU的時(shí)間由系統(tǒng)來(lái)劃分,可以把線程看成是操作系統(tǒng)分配CPU時(shí)間的基本實(shí)體。每個(gè)進(jìn)程也可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程并由系統(tǒng)不停地在各個(gè)線程之間切換。
多線程的DELPHI實(shí)現(xiàn)
雖然Windows 提供了比較多的多線程設(shè)計(jì)的API 函數(shù),但是直接使用API 函數(shù)一方面極其不方便,而且使用不當(dāng)還容易出錯(cuò)。為避免這個(gè)問(wèn)題,我們采用了DEPHI所提供的方法即繼承TThread類(lèi)產(chǎn)生線程對(duì)象。TThread由DELPHI的VCL類(lèi)庫(kù)提供用于線程編程。在Tthread類(lèi)中封裝了windows中關(guān)于線程機(jī)制的API函數(shù),繼承TThread類(lèi)產(chǎn)生的線程對(duì)象就代表了實(shí)際程序中的一個(gè)線程。線程對(duì)象通過(guò)封裝使用線程所需的內(nèi)容大大簡(jiǎn)化了多線程問(wèn)題的處理。另外,在DELPHI中,Tthread在Classes單元中聲明,直接從Tobject繼承下來(lái)的,因此,它不是組件。Tthread是個(gè)抽象類(lèi),所以不能創(chuàng)建Tthread的實(shí)例,而只能創(chuàng)建其派生類(lèi)的實(shí)例。在本程序中利用Ttread類(lèi)來(lái)編寫(xiě)多線程的步驟如下
(1)從Tthread類(lèi)派生出一個(gè)新的線程類(lèi)。即建立的TreceiveThread。
(2)創(chuàng)建線程對(duì)象。即在Types里面定義thread1:TreceiveThread。
(3)在DELPHI自動(dòng)生成的用于保存派生類(lèi)代碼的新的單獨(dú)的文件中重載Execute過(guò)程,在該過(guò)程中將對(duì)CAN線路上的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接收并調(diào)用對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的基本顯示和分類(lèi)顯示函數(shù)。在Execute過(guò)程中使用了repeat…..until語(yǔ)句來(lái)判斷過(guò)程是否結(jié)束。
(4)如果Execute過(guò)程執(zhí)行完畢,則該線程就結(jié)束了,并釋放線程占用的??臻g。
〈4〉對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理
對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理包括兩方面:1)將接收到的數(shù)據(jù)楨按照接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全顯示,這包括楨類(lèi)型,楨格式,楨ID,楨數(shù)據(jù)等等。2)將數(shù)據(jù)進(jìn)行更深一層的分析判斷出數(shù)據(jù)的真實(shí)含義,并將其填入對(duì)應(yīng)的文本框或者畫(huà)出對(duì)應(yīng)的狀態(tài)圖等等。
(1)對(duì)于第一種基本顯示,我們采用的是用DELPHI提供的listbox控件進(jìn)行
滾動(dòng)顯示,listbox的容量足夠本顯示的需要,另外,我們還添加了一個(gè)按鈕控件用于按照操作人員的需要隨時(shí)清除listbox里面的內(nèi)容。
(2)對(duì)于第二種分類(lèi)顯示。對(duì)于不同的數(shù)據(jù),我們將用不同的分析處理方法進(jìn)行顯示。根據(jù)數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)含義,主要分為1)上,下傳參數(shù)。2)域請(qǐng)求和域數(shù)據(jù),3)下傳指令和上傳消息。下面將分別介紹處理方法:
1 利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行上,下傳參數(shù)的顯示
在CAN線路上傳輸?shù)膮?shù)不僅多達(dá)近200種,而且有上傳和下傳之分,可見(jiàn)所要顯示的量之大,加上上下傳的參數(shù)有著相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),所以我們采用查詢(xún)預(yù)先建立好的數(shù)據(jù)庫(kù)的方法來(lái)進(jìn)行顯示。
關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為我們提供了一種把與我們的工作和生活緊密相關(guān)的信息集合在一起的方法。它還提供了在某個(gè)集中的地方存儲(chǔ)和維護(hù)這些信息的方法。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要由三大部分組成:數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序,數(shù)據(jù)庫(kù)。
評(píng)論