基于CAN 總線的網(wǎng)絡(luò)化運動控制系統(tǒng)的研究

4系統(tǒng)硬件設(shè)計

主控制器筆者采用AT89C51單片機作為處理核心,采用PCA82C250作為CAN總線收發(fā)器,圖2給出了基于SJA1000的CAN總線系統(tǒng)電路圖。為了增強抗干擾能力,SJA1000的TX0和RX0引腳并沒有直接和PCA82C250的TXD,RXD相連接,而是通過高速光耦6N137后與PCA82C250相連,這樣可以實現(xiàn)總線上各CAN節(jié)點之間的電氣隔離,光耦6N137的兩側(cè)使用完全獨立的兩組電源VCC和+5V。

SJA1000與單片機的接口比較簡單,AD0～AD7直接連接到AT89C51的P0端口,RD、WR和ALE信號也直接和AT89C51的相應(yīng)引腳進行連接,MODE接+5V設(shè)置SJA100控制器為Interl模式。SJA1000的片選信號CS由AT89C51的P2.0決定,因此系統(tǒng)中SJA1000的尋址空間從地址0開始,可以使用此地址加上SJA1000內(nèi)部寄存器地址的偏移量來訪問SJA1000內(nèi)部RAM空間。SJA1000的中斷輸出信號INT與AT89C51的INT0引腳相連,以便AT89C51以中斷方式或查詢方式對報文收發(fā)作出響應(yīng)。

5系統(tǒng)程序設(shè)計

基于SJA1000的CAN總線建立通信的過程包括系統(tǒng)初始化、接收和發(fā)送。

5.1SJA1000的初始化程序

AT89C51在上電后首先運行其自身的復(fù)位程序,并在此后調(diào)用SJA1000的配置程序。配置程序在設(shè)置SJA1000的寄存器前,必須通過讀復(fù)位模式/請求標(biāo)志來檢查SJA1000是否已處于復(fù)位模式,因為要寫入配置信息的寄存器僅在復(fù)位模式下可以被寫入。初始化程序中,首先將SJA1000設(shè)為復(fù)位狀態(tài),隨后定SJA1000使用PeliCAN模式,CLKOUT引腳輸出頻率為外接晶振頻率的1/2,為單驗收濾波器模式。
SJA1000的初始化流程（圖略）。
在清除SJA1000的復(fù)位模式/請求標(biāo)志進入工作模式時,必須先檢查標(biāo)志是否確實被清除、是否進入了工作模式后,才能進行下一步的操作。在進入工作模式后,CAN控制器的中斷可被使能,并開始正常的發(fā)送或接收報文。

5.2SJA1000的報文發(fā)送接收

根據(jù)CAN協(xié)議規(guī)范,報文的傳輸由CAN控制器SJA1000獨立完成。在報文的發(fā)送過程中,單片機AT89C51必須將要發(fā)送的報文送入系統(tǒng)發(fā)送緩沖區(qū),在將系統(tǒng)發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)移至CAN控制器發(fā)送緩沖器之前,必須判斷發(fā)送緩沖器是否被釋放。
報文的接收由CAN控制器SJA1000獨立完成,收到的報文在接收緩沖器內(nèi),同時將狀態(tài)寄存器的接收緩沖器狀態(tài)標(biāo)志RBS和接收中斷標(biāo)志RI置位。如果報文接收被使能,單片機可以將接收緩沖器內(nèi)的新報文讀出,并存儲到單片機的內(nèi)存單元或外部數(shù)據(jù)存儲器中,然后釋放接收緩沖器。SJA1000報文接收過程可以由SJA1000的中斷請求或查詢SJA1000的控制段狀態(tài)標(biāo)志來控制。

6小結(jié)

分析傳統(tǒng)的運動控制系統(tǒng)已不滿足電子制造設(shè)備的要求和現(xiàn)場總線運動控制系統(tǒng)通信特性,提出了基于SJA1000的CAN總線的網(wǎng)絡(luò)化運動控制系統(tǒng)方案,為交流伺服的網(wǎng)絡(luò)化研究和應(yīng)用作出了一次有益的新探索。CAN總線可以很好地滿足現(xiàn)場總線運動控制系統(tǒng)對實時響應(yīng)的較高要求,同時使用CAN總線還使得系統(tǒng)具有很好的擴展性能。這樣為向多軸或多點的分布式運動控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。