基于DSP和微控制器的現(xiàn)場(chǎng)總線高層通訊協(xié)議研究.pdf

1、基于現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究是自動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。在各種各樣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線中，CAN總線以其成本低、速度快、實(shí)時(shí)性和可靠性較高等特點(diǎn)被快速應(yīng)用于汽車電子、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。但是，CAN總線只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，本身并不完整，針對(duì)這一問(wèn)題，CiA(CANinAutomation)協(xié)會(huì)經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展于1995年發(fā)布了完整的CANopen協(xié)議，它不僅定義了應(yīng)用層和通訊子協(xié)議，也為可編程系統(tǒng)、不同器件、接口、應(yīng)用子協(xié)議定義了幀狀態(tài)，

2、為基于現(xiàn)場(chǎng)總線的全數(shù)字分布式控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和系統(tǒng)的一體化管理提供了解決之道。 本文結(jié)合陜西省教育廳項(xiàng)目“并條機(jī)自調(diào)勻整控制系統(tǒng)”，研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展現(xiàn)狀。以改善現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高實(shí)時(shí)性和信息處理能力為前提，淺析CAN總線高層通訊協(xié)議CANopen，分析并條機(jī)自調(diào)勻整控制系統(tǒng)中各功能模塊的作用，說(shuō)明了各模塊的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方案，詳細(xì)論述了基于DSP/BIOS操作系統(tǒng)的DSP模塊CANopen協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以

3、及基于不同微控制器平臺(tái)的PC機(jī)監(jiān)控模塊、伺服電機(jī)控制模塊、PLC邏輯控制模塊和鍵盤(pán)顯示模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。此外，為方便實(shí)驗(yàn)室調(diào)試，針對(duì)不同的模塊設(shè)計(jì)了LabVIEW監(jiān)控面板，用于檢測(cè)各模塊的工作特性，判斷是否正常工作，有效的節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)資源，為系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定、可靠的工作提供了進(jìn)一步的保障。 通過(guò)將CANopen協(xié)議應(yīng)用于本自動(dòng)控制系統(tǒng)，使其具有了良好的人機(jī)在線操作接口，熱插拔即插即用性能和基于模塊的系統(tǒng)自組織能力，此外，還具有在不同微控

4、制器平臺(tái)上的可移植性，系統(tǒng)規(guī)模根據(jù)不同的應(yīng)用需求具有可裁減性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)通訊，證明系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性，通訊穩(wěn)定可靠，解決了傳統(tǒng)CAN總線節(jié)點(diǎn)通訊可控性差，無(wú)法靈活設(shè)置的問(wèn)題。對(duì)目前國(guó)內(nèi)CAN總線應(yīng)用中大多把精力放在硬件之上的底層軟件開(kāi)發(fā)，少有使用上層軟件協(xié)議的習(xí)慣，起到了一定的推動(dòng)意義，提高了應(yīng)用水平，同時(shí)也解決自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的問(wèn)題。 為使系統(tǒng)更加完善，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在已實(shí)現(xiàn)的設(shè)備內(nèi)CANopen網(wǎng)絡(luò)通訊的基礎(chǔ)