本文提出一種基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的多軸運(yùn)動(dòng)控制數(shù)字交流伺服系統(tǒng)粉怯。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)解決了傳統(tǒng)總線(xiàn)插板I/O模塊多分井，干擾嚴(yán)重必峰、系統(tǒng)軟件編寫(xiě)復(fù)雜、系統(tǒng)硬件兼容性差等問(wèn)題僚祷。大大減輕了現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接的繁瑣與費(fèi)用佛致，提高了信號(hào)傳輸?shù)木扰c靈活性，給安裝辙谜、調(diào)試和維護(hù)帶來(lái)諸多方便俺榆，為現(xiàn)場(chǎng)用戶(hù)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益感昼，代表著自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向. CAN總線(xiàn)技術(shù)

　　隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制和自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的通信模式已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代工程需要肋演。CAN（Controller Area Network）總線(xiàn)是80年代初德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多控制與測(cè)試儀器間數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議抑诸，是一種性能先進(jìn)、價(jià)格低廉状萤、保密性好的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（Field Bus）技術(shù)玷仗，能夠有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制串行通信網(wǎng)絡(luò)[2>。CAN總線(xiàn)中各節(jié)點(diǎn)都有權(quán)利向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息撒肉。通信介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)仅犬、同軸電纜或光纖，主要技術(shù)特點(diǎn)有:

　　1,是一種多主總線(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)上任一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息实腹，多主站依據(jù)優(yōu)先機(jī)制進(jìn)行總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn); 2,非破壞性基于優(yōu)先權(quán)總線(xiàn)仲裁技術(shù) 采用非破壞性基于優(yōu)先權(quán)總線(xiàn)仲裁技術(shù)結(jié)構(gòu)案哄，大大節(jié)省總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間，在重負(fù)荷下表現(xiàn)出良好性能; 3,具有多種傳送數(shù)據(jù)功能 具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)滥诀，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播傳送數(shù)據(jù)功能; 4,節(jié)點(diǎn)數(shù)目多 直接通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（傳輸速率為5kbps）沐亏，最高通訊速率可達(dá)1Mbps（傳輸距離為40m）; 5,可靠性高 數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)性高婴可，糾錯(cuò)效果好耸挟，每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它校驗(yàn)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率低蠕祟，可靠性高; 6,故障自動(dòng)判別 發(fā)送期間若丟失仲裁或因出錯(cuò)而遭破壞的幀可自動(dòng)重發(fā)卿捎，暫時(shí)錯(cuò)誤和永久性故障節(jié)點(diǎn)判別及故障節(jié)點(diǎn)自動(dòng)脫離CAN總線(xiàn)。

　　CAN總線(xiàn)系統(tǒng)由CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)径密、轉(zhuǎn)發(fā)器節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)構(gòu)成午阵。總線(xiàn)技術(shù)遵循現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議享扔，將分布在不同位置底桂，用途各異的測(cè)量?jī)x表、控制設(shè)備互聯(lián)成網(wǎng)伪很，并可接入Intranet和Internet網(wǎng)絡(luò)∑萆叮現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的關(guān)鍵標(biāo)志是它能支持雙向多變量、總線(xiàn)式全數(shù)字通訊锉试。傳統(tǒng)4～20mA模擬直流回路只能在一根兩芯電纜中單向傳輸一個(gè)參數(shù)，隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜和信息量的增加览濒，4～20mA電流環(huán)傳輸成為制約信息傳輸?shù)钠款i呆盖，所以現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)替代4～20mA模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)已成為控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

　　基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的多機(jī)伺服系統(tǒng)

　　CAN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的多電機(jī)伺服控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示贷笛，系統(tǒng)由上位機(jī)应又、CAN總線(xiàn)宙项、現(xiàn)場(chǎng)伺服單元節(jié)點(diǎn)組成。數(shù)控系統(tǒng)上位機(jī)通過(guò)CAN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)任一伺服單元鲜映，數(shù)字伺服與數(shù)控系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸可分為實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)信息和非實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)信息兩類(lèi)定岳。實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)指參與控制器實(shí)時(shí)位置、速度袭仲、轉(zhuǎn)矩等控制指令和反饋信息池膜，傳輸速度要求較高。非實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)主要是指控制器參數(shù)設(shè)置箭基、功能設(shè)定盘称、診斷功能、伺服狀態(tài)與報(bào)警等信息芭甚，傳輸速度相對(duì)較低兔阿。

　　CAN接口適配器是上位機(jī)與伺服單元數(shù)據(jù)傳輸和控制的橋梁，伺服單元采集現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)通過(guò)總線(xiàn)傳給上位機(jī)少煮，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制蜕逾。

　　數(shù)字伺服系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)硬件與軟件設(shè)計(jì)

　　CAN總線(xiàn)接口硬件電路

　　數(shù)控系統(tǒng)上位機(jī)采用研華公司PCL-841卡實(shí)現(xiàn)CAN總線(xiàn)通訊，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用TI公司TMS320LF2407A片內(nèi)CAN控制器[3>竿丙。該控制器全面兼容CAN2.0B協(xié)議挑庶，具有標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，有數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀饰恕，2407A片內(nèi)CAN總線(xiàn)控制器與CAN物理總線(xiàn)接口采用82C250驅(qū)動(dòng)器芯片挠羔。82C250采用阻抗為120Ω雙絞線(xiàn)作通訊介質(zhì)，信號(hào)采用差動(dòng)接收和發(fā)送模式埋嵌，抗干擾能力強(qiáng)破加，最高通訊速率可達(dá)1Mbps。有三種不同工作方式:高速雹嗦、斜率控制和待機(jī)范舀。本系統(tǒng)采用斜率控制，以降低射頻干擾了罪。為了增加抗干擾能力锭环，保護(hù)CAN控制器，在TMS320LF2407A與82C250之間加高速光電隔離器泊藕，光電隔離器采用HP公司HCPL-2630芯片辅辩，速度為10MHz，電路如圖2所示娃圆。

　　CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制軟件包括網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議墩倔、節(jié)點(diǎn)功能流程和編碼等的配置和設(shè)計(jì)[4>。

　　郵箱初始化配置

　　包括對(duì)管腳的配置、波特率的設(shè)定摇皿、郵箱的收發(fā)配置等俗齿。首先，配置MCRB寄存器泳嵌，將IOPC6和IOPC7引腳配置成特殊功能圆滓，即CANRX和CANTX;其次，配置MDER寄存器膊抄，即配置郵箱使能和郵箱2～3功能;最后存站，對(duì)屏蔽ID寄存器進(jìn)行配置，可以屏蔽任意位ID欺枚，這種寄存器只對(duì)接收郵箱起作用清腌。 ;CAN郵箱初始化配置 CAN_INIT: LDP#DP_PF2 LACL MCRB ;配置CAN引腳 OR#0C0H ;IOPC6,IOPC7配置為特殊功能:CANRX,CANTX SACLMCRB ;CAN位定時(shí)器配置 LDP #DP_CAN SPLK#0040H,MDER;MD2 =1,MBX2為發(fā)送方式 SPLK#0FFFFH,CAN_IFR ;清全部CAN中斷標(biāo)志 SPLK#07FFFH,LAM1_H ;設(shè)置郵箱2、3屏蔽ID寄存器0 SPLK#0FFFFH,LAM1_L;則ID必須匹配 波特率設(shè)定 主要與3個(gè)寄存器有關(guān)竖习，即SCSR1（系統(tǒng)控制和狀態(tài)寄存器1）帆摊、BCR1（位配置寄存器1）和BCR2（位配置寄存器2）。配置前要確定波特率和晶振頻率裸卫，當(dāng)對(duì)位定時(shí)器進(jìn)行配置時(shí)仿贬，CAN控制器必須處于復(fù)位模式下，即CCR=1墓贿。 SPLK #1000H,MCR;CCR=1改變配置請(qǐng)求W_CCE:BITGSR,#0Bh;等待改變配置使能 BCNDW_CCE,NTC;當(dāng)CCE=1時(shí)即可配置BCR2茧泪、BCR1寄存器 SPLK#01H,BCR2;波特率預(yù)分頻寄存器 SPLK#0033H,BCR1;波特率設(shè)置為1M LACLMCR 郵箱收發(fā)配置 在數(shù)據(jù)域改變前首先要禁用郵箱，然后置位數(shù)據(jù)域聋袋，改變請(qǐng)求队伟。再設(shè)置郵箱ID和信息控制寄存器。若是發(fā)送郵箱幽勒，則在數(shù)據(jù)域存放預(yù)發(fā)送數(shù)據(jù)嗜侮，若是接收郵箱，則清空接收緩存啥容。 ;寫(xiě)CAN郵箱內(nèi)容前寄存器設(shè)置 LDP#DP_CAN SPLK #0040H,MDER ;不使能郵箱,郵箱2設(shè)為接收方式 SPLK #0103H,MCR;CDR=1,數(shù)據(jù)區(qū)改變請(qǐng)求 ;寫(xiě)CAN郵箱內(nèi)容 LDP#DP_CAN2 SPLK #2447H,MSGID2H;設(shè)置郵箱2控制字及ID ;IDE=0,AME=0,AAM=0 ;標(biāo)準(zhǔn)方式為MSGID2H[12～2> SPLK#0FFFFH,MSGID2L SPLK#08H,MSGCTRL2;設(shè)置控制域 ;數(shù)據(jù)長(zhǎng)度DCL=8,RTR=0數(shù)據(jù)幀 SPLK#00000H,MBX2A;郵箱2信息初始化 SPLK#00000H,MBX2B SPLK#00000H,MBX2C SPLK#00000H,MBX2D SPLK#2447H,MSGID3H;設(shè)置郵箱3的標(biāo)識(shí)符 SPLK#0FFFFH,MSGID3L SPLK#08H,MSGCTRL3;RTR=0,DCL=8 SPLK#02211h,MBX3A;郵箱3信息初始化 SPLK#04433h,MBX3B SPLK#06655h,MBX3C SPLK#08877h,MBX3D ;寫(xiě)CAN郵箱內(nèi)容后寄存器設(shè)置 LDP#DPCAN SPLK#0480H,MCR;DB0=1,AB0=1,STM=0 SPLK#04CH,MDER;ME3=1,MBX3發(fā)送,ME2=1接收 SPLK#0F7FFH,CAN_IMR;中斷MBX3無(wú)效,MBX2使能, ;中斷優(yōu)先級(jí) SPLK#0FFFFH,CAN_IFR;清全部中斷標(biāo)志 RET 郵箱中斷設(shè)置CAN模塊專(zhuān)屬中斷寄存器有CAN_IFR和CAN_IMR锈颗，使用方法與一般中斷寄存器相同。但TMS320LF2407A 采用二級(jí)中斷方式咪惠，高優(yōu)先級(jí)模式的CAN郵箱中斷對(duì)應(yīng)INT1击吱，高優(yōu)先級(jí)CAN錯(cuò)誤中斷對(duì)應(yīng)INT2;而低優(yōu)先級(jí)CAN郵箱中斷和CAN錯(cuò)誤中斷都對(duì)應(yīng)INT5。所以在程序中要開(kāi)放對(duì)應(yīng)一級(jí)中斷馁胁。接收幀ID的讀入在接收事件中帖与，通常一個(gè)郵箱要接收多節(jié)點(diǎn)幀。因此六主，信息幀ID的讀出也很重要构演。不管有沒(méi)有屏蔽辩钢，所接收信息幀的ID會(huì)被置入MSGIDnH和MSGIDnL辉召，但接收郵箱的ID并沒(méi)有改變[5>允由。 程序框圖如圖3所示,實(shí)驗(yàn)程序使用郵箱2接收，郵箱3發(fā)送影虫。通訊軟件可以采用查詢(xún)方式或中斷方式谒只，主要包括CAN控制器初始化程序、接收郵箱與發(fā)送郵箱設(shè)置跛农、發(fā)送程序橡吗、接收程序。

　　發(fā)送程序只需要設(shè)定發(fā)送控制寄存器相應(yīng)位;接收程序要完成: 讀取已接收的郵箱標(biāo)識(shí)符格式; 讀取接收的標(biāo)識(shí)符; 讀取接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度; 讀取接收的數(shù)據(jù)值沼币。 上位機(jī)通過(guò)適配器與CAN總線(xiàn)連接胶见，用VC6.0編寫(xiě)監(jiān)控軟件，并定義上位機(jī)作為局域網(wǎng)操作服務(wù)器呛谜，用戶(hù)通過(guò)它可以對(duì)各個(gè)伺服單元進(jìn)行操作在跳。 結(jié)語(yǔ) CAN總線(xiàn)具有良好的網(wǎng)絡(luò)通信功能、高可靠性隐岛、抗干擾能力強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)實(shí)用猫妙，是一種很有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。它的應(yīng)用將為分布式運(yùn)動(dòng)控制提供一種新的解決方案聚凹，會(huì)受到人們?cè)絹?lái)越多的重視割坠。新一代的智能數(shù)字伺服系統(tǒng)通過(guò)CAN總線(xiàn)于開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)互聯(lián)，是運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向妒牙。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)彼哼，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀(guān)點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)湘今，也不構(gòu)成任何其他建議敢朱。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳象浑，對(duì)此類(lèi)作品本站僅提供交流平臺(tái)蔫饰，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻庸尚、圖片喇暴、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)第一時(shí)間告知换乙，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容倍熄，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話(huà)：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn膀娱。