0 导言
多轴数控体系在加工杂乱型面时，需求各个轴之间协同作业，实时性、牢靠性要求较高。CAN总线可供给高达1Mbit／s的数据传输速率，这使实时操控变得十分简略。别的，硬件的过错检测特性也增强了CAN的抗电磁搅扰才干。它是一种有用支撑散布式操控和实时操控的串行通讯网络，这些特色决议了CAN总线技能在多轴数控体系中有很好的使用远景。本文使用CAN总线技能为五轴数控体系供给了一个实时牢靠的信息交互网络，处理了传统总线插板I／O模块多，搅扰严峻、体系软件杂乱、硬件兼容性差等问题，进步了信号传输实时性和牢靠性，便于装置、调试和保护，经济效益显着，是主动化范畴开展的一个重要方向。
1 依据CAN总线数控体系的结构
如图1所示，本操控体系在结构散布上选用的是彻底散布式操控，数控体系的中心是一个依据ARM9核的主控芯片$3C2410。s3C2410担任依据加工图形进行数据处理，核算刀具半径补偿量，设置进给速度，履行辅佐功用代码。进行插补运算，把插补后的数据经过总线送到伺服驱动器，并接纳从伺服操控器反应回来的转速；脉冲信息，完结闭环操控以及接纳传感器传来的电压、电流、方位等参数，显现并记载。其他每个ARM9操控芯片$3C2410只是担任一轴的伺服进给操控，别的主控机还要依据PLC传来的信号来操控伺服电机，调整设置。PLC模块首要担任接纳面板的操控信号、设置信号以及极限报警信号，这些数据经过CAN总线传到上位机后，转化为伺服电机的操控信号，再发送到总线，操控伺服电机和变频器以及更改电机设置。主控单元、电机驱动单元均以S3C2410为中心构成并经过CAN总线相连。其间，主控单元经过自带的键盘发送电机运转参数和操控指令，LCD显现电机运转状况。这样的散布式操控方法能够完结高精度的伺服进给操控，每个节点不会相互影响，简略扩展，故障率低。
图1依据CAN总线的数控体系的结构图
2 CAN总线通讯体系硬件规划
电机操控的各个节点问的通讯是经过CAN总线来完结。一般有2种CAN总线器材可供挑选：一种是集成了CAN操控器的微操控器，如Philips公司的P8XC592，Intel的87C196CA，TI公司的TMS320LF2407(DSP)等，这类集成器材电路图紧凑，硬件结构简略。另一种是独立的CAN操控器，如Philips的82C200，SJAl000，Intel的82526，82527，Microchip的MCP2510、MCP2515。这类独立的操控器可使规划灵敏，从许多类型MCU中挑选最合适的计划。文中所触及的体系选用的是独立的CAN操控器MCP2515和CAN收发器MCP2551。MCP2515彻底支撑具有许多新特性的CAN2．0B协议，能够发送和接纳规范数据帧以及扩展数据帧以及长途帧，自带的2个检验屏蔽寄存器和6个检验滤波寄存器能够过滤掉不想要的报文，可有用削减主单片机(MCU)的开支，并具有接纳过滤和信息办理的功用。MCP2515支撑0，0和1，1的SPI形式，经过其SPI引脚同MCU进行数据传输，最高数据传输速率可达1Mbps。别的，MCP2515具有灵敏的中止办理功用，能够很好地用在数控体系操控中。CAN收发器MCP2551是一个可容错的高速CAN器材，对总线供给差动发送才干，对CAN操控器供给差动接纳才干。它彻底符合ISO一11898规范，它的作业速率高达1 Mbps。MCP2515和MCP2551接口部分的电路图如图2所示。CAN操控器MCP2515的串行数据输出线(TX)和串行数据输入线(RX)别离经过高速光耦6N137和5V电源阻隔模块HDNl—5S5与收发器相连，MCP2551经过有差动发送和接纳功用的2个总线端CANH和CANL接到总线电缆。8脚是输入Rs，用于形式操控，不同衔接方法能够完结3种不同的作业方法：高速、斜率操控和待机。本体系选用1．6kQ的电阻使之作业于斜率形式，有用下降射频搅扰。MCP2551的额外电源电压是5 V，总线两端接120 Q的电阻，用以进步整个体系通讯的牢靠性和抗搅扰才干。在规划接口电路时，首要要依据微处理器挑选MCP2515的接口形式，MCP2515的片选地址应与其它的外部存储器无抵触，留意MCP2515的复位电路是低电平有用。别的，微处理器对MCP2515的操控拜访是以外部存储器的方法来拜访的内部寄存器。
图2 CAN接口部分电路原理图
3 CAN总线通讯的程序规划
CAN总线通讯程序规划首要包含CAN总线初始化、报文的发送程序规划和接纳程序规划。MCP25 15只要在装备形式下才干初始化，在初始上电或复位时器材主动进入装备形式，也能够将CANTRL寄存器的REQQP设置为‘100’使器材进入装备形式。在装备形式对位守时装备(CNFl，CNF2，CNF3)、发送恳求寄存器TXRTSCTRL、接纳滤波寄存器、接纳屏蔽寄存器作相应的修正即可。数据的发送由MCP2515主动完结，用户只须将被发送的数据送到MCP2515的发送缓存器，然后将指令寄存器的“发送恳求”标志置位，发动发送指令即可。发送进程可由MCP2515的中止恳求或操控段的轮询状况标志操控，选用，中止方法，其数据发送程序流程图如图3。数据的接纳主动完结，接纳程序只须从接纳缓存器中读取接纳的数据，再进行相应的处理即可，接纳程序也选用中止方法，其数据接纳程序流程图如图4。
