1导言
用计算机或微操控器经过一种或多种总线方法,完结与现场各种设备的通讯,并经过总线完结对现场设备进行必要操控的计算机网络体系称为底层测控通讯网络体系,简称底层测控网络。本文是针对数控体系方面来打开研讨的,提出了一种依据CAN总线的数控体系底层测控网络,现场设备便是数控机床等数控设备。
2CAN总线的根本作业原理
CAN总线的拓扑结构是一个典型的串行总线的结构方法。CAN总线中一个节点发送信息,多个节点接纳信息;但CAN总线的信息存取方法选用的是一种播送式的存取作业方法。在CAN总线的通讯协议中支撑的是依据报文的作业方法。也便是说参加或吊销节点设备都不会影响网络的作业,非常适用于操控体系要求快速、牢靠、简明的特色。CAN总线的数据通讯具有杰出的牢靠性、实时性和灵活性。CAN选用了CRC校验并可供应相应的错误处理功用,确保了数据通讯的牢靠性。为了清楚地阐明数控体系长途测控仪的作业原理,咱们以结构方框图的方法表明如图1所示。输入信号来自于数控机床电机编码器的光电编码器,输出信号能够去伺服驱动或操控其它需求的信号,下面是它的作业原理:
图1依据CAN总线的数控体系长途测控仪的作业原理图
由伺服电机编码器的脉冲输出信号进入测控仪的输入端,后经计数器滤波、倍频、鉴相、计数等;微处理器对采来的数据进行必定较简略处理,再转发到CAN操控器的缓存器里边;时机成熟CAN操控器再进一步发给CAN收发器(驱动),最终CAN收发器把数据转发给CAN总线、总管CAN节点的收发器、CAN操控器;总管CAN节点充任网关的效果,把底层CAN节点的数据取出来以便自己或其它对其进行进一步的杂乱剖析处理,相反上面来的数据按照相同的道理能够经过CAN网关下传到底层的CAN节点。就这样底层和中间层进行了数据信息的沟通。底层的CAN节点也能够承受CAN总管节点发来的信息,经过输出信号通道把指令传给相应的接口电路、伺服体系,以便对数控设备进行操控。
3依据DSP的CAN测控仪的规划与开发
本文选用的微处理器是由TI公司出产的TMS320LF2407。依据DSP的CAN测控仪的体系原理框图如图2所示:
图2依据DSP的CAN测控仪的体系原理框图
DSP用的CPU用TI公司的2000系列的TMs320LF2407完结,光电阻隔用6N137完结,CAN驱动器用PCA820C250完结。因为TMS320LF2407自带有CAN操控器,所以这儿就不必加操控器。
3.1测控模块硬件规划
智能结点包含信号收集、信号处理及信号传输三大部分,依据所选用的微处理芯片所带的外围接口的不同,整个智能结点的结构有所不同。本体系所选用的TMS320LF2407带有丰厚的外围接口,所以整个智能结点结构简练,体系的牢靠性极强。以TMS320LF2407为中心的智能结点电路包含以下部分:电源电路、时钟复位电路、CAN总线接口电路、信号调度部分及外扩存储电路,其结构框图如图3:
图3智能结点整体结构图
因为TMS320LF2407内嵌CAN模块,所以经过一个CAN驱动器就能够与CAN总线相连。为了增强CAN总线结点的抗搅扰才能,CANTX与CANRX并不直接与CAN驱动器82C250的TXD和RXD相连,而是经过高速光耦6N137进行电气阻隔后,再与82C250相接。这样就很好的完结了总线上各CAN节点间的电气阻隔,避免了彼此之间的电气搅扰。本体系中6N137所选用的电源3.3v、5V及5V-CAN是彼此阻隔的,确保了光耦器材的电气阻隔功用。82C250与CAN总线的接口部分也选用了必定的安全和抗搅扰办法。82C250的CANH和CANL引脚各自经过一个5欧的电阻与CAN总线相接,电阻起到约束电流的效果,维护82C250免受过流的冲击。CANH与CANL与地之间并联了两个30pF的小电容,能够起滤除总线上的高频搅扰,并具有必定的防电磁辐射的才能。另外在两根CAN总线输入端与地之间别离接了一个防雷击管,当输入端与地之间呈现瞬变搅扰时,经过防雷击管的放电能够起到必定的维护效果。
3.2时钟和复位电路规划
3.2.1时钟电路规划
本文选用6M的晶体振荡器,晶振的输出直接连接到X2引脚,并将DSP的X1引脚悬空。在规划程序时,设置DSP内部的时钟锁相环为4倍频,则CPU的作业时钟就可到达24M。
3.2.2复位电路规划
在规划中,运用了上电复位和按键复位相结合的简略电路.在上电的瞬时,电容相当于短路,在上电的瞬时,电容C16相当于短路,此刻RST为低电平,对芯片进行复位处理。经这一段时刻后,电容的电压到达2V,则复位进程完毕,芯片进入正常作业区。当按下K1时,RST直接与地相连接,芯片进行复位处理。因而操作者能够依据自己的需求随时对体系进行复位操作。
3.3电源电路规划
TM3S20LF2407A的作业电压是.33v,而规划中用到的晶体振荡器、光耦阻隔器材6N137、CAN驱动器均为SV供电,因而以TMS320LF2407A为中心所构成的运用体系是一个混合电压体系,需求对电压进行转化.体系中选用TI公司的甘57333Q电压转化芯片为DSP转化.33V电压。
3.4外扩存储电路规划
TMs320LF2407片内带有4K程序/数据RAM,32KFLASH程序存储器,芯片自带的数据和程序存储器己经满意了本监控体系的要求,所以在实践运用中硬件规划时不必扩展数据和程序存储器。可是作为初期的电路规划,为了便利在线调试,规划了一片64K静态随机读写存储器,在线调试时供程序、数据一起运用。
3.5信号调度电路规划
从传感器传来的信号均为电压或电流信号,在本智能结点上,规划了扩大电路及滤波电路,对初始信号进行扩大处理和滤波处理。为了确保丈量的精度,关于精度要求较高的信号选用仪用扩大器AD6523来进行扩大。而关于精度要求不高的信号,则选用价格低廉的LM324来进行扩大处理。
AD623可作业于单电源方法下,此刻AD623的供电电压规模为3V-12V;DS623也能够作业在双电源方法下,此刻的电压规模为±5V到±6V。在本智能结点中,电源电路只供应3.3V和5V的电压,且DSP的作业电压为3.3V,所以选用单电源方法。为了去藕,在靠电源脚处加了10μf的%&&&&&%。
4测控仪的软件规划
智能结点的软件包含体系的初始化模块、数据收集模块、数据处理模块和体系的传输模块。初始化模块完结以下作业:依据芯片自身的功用和特征,所用的寄存器清零,程序FLASH区和数据RAM区初始化,中止口设置等为主程序运转准备作业;还要查看和维护体系电源,运用自身自带的看门狗(WATCHDOG)监督DSP芯片的各资源的硬件运转状况。在DSP芯片能正常运转后,进入数据收集软件的主程序运转。运用默许装备参数分配数据收集卡体系的通道资源、存储器资源和总线占用资源.数据收集模块以EMA中止(事情办理中止)中的定时器软中止发动LS7266R1收集一帧数据;与其一起,数据处理模块对已收集完前一帧各通道数据做处理。数据的传输是经过CAN总线来完结的,所以数据传输模块有必要完结CAN总线通讯功用。鄙人面的两节里,将依据TMS320LF2407的特色具体介绍数据收集、处理和传输模块的规划。
CAN通讯软件的功用主要有两个:把智能结点的数据包装成有用的CAN信息帧发给方针结点;从CAN总线上接纳有用的数据帧,并将信息帧复原为原始数据,供应CPU进行下一步的操作。数据帧的包装和复原都是由DSP内的CAN操控器来完结的,在通讯软件中,只需设置CAN操控器中的相应寄存器就能够了。TMS320LF2407的CAN操控器是一个彻底的CAN操控器。整个软件流程如图4:
图4软件流程图
图5CAN总线通讯流程图
有了CAN操控器的支撑,CAN通讯软件的规划就变得简练明了。本体系CAN通讯软件规划思维是:将本体系向其它节点发送数据规划成函数,当本体系发送数据时调用此函数,将数据发送到CAN总线上;本体系接纳数据选用中止方法,当CAN操控器接纳到数据后,向微操控器宣布中止呼应信号,微操控器在中止程序中将接纳到的数据读入。整个体系对CAN总线通讯软件办理的流程图如图5所示。
