CAN总线及其在摊铺机中的应用研究.doc

C166 CAN总线及其在摊铺机中的应用研究 自动化0107班：张海涛　　导师：聂诗良 西南科技大学信息工程学院 摘要: 比较研究了CAN总线和RS-485总线，明确指出在摊铺机控制系统中更适合采用CAN总线的通信方案;研究了XC164CS CAN控制器内核、对CAN控制器进行编程等；设计开发了摊铺机控制系统XC164CS CAN总线通信实验模型（包括开关量输入输出通道、模拟量输入通道、控制电磁阀的PWM输出通道等）。 关键字：XC164CS CAN控制器 摊铺机控制系统 Abstract ：This paper makes the comparative research between CAN bus and RS-485 bus , it points out clearly that it is better to adopt the communication scheme of CAN bus in the control system of the paver . Paper researches CAN controller kernel of XC164CS, program design for the CAN communication, etc . it Designs and develops the control system XC164CS CAN bus communication experimental model of the paver (including digital input and output channel , analog input channel , PWM output channel used for controlling the electromagnetic valve, etc). Key words: XC164CS CAN controller Control system of paver 1 引言 控制器局域网CAN 为串行通讯协议，是一种现场总线，能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制。CAN采用多主工作方式；具有实时性强，传输距离远，检错能力强等优点。本文主要研究了16位单片机XC164CS中的CAN总线通信及其在摊铺机控制系统中实现CAN总线通信的可行性方案，解决了摊铺机控制系统的数据可靠性传输的问题，为摊铺机控制系统的最终研制成功作通信方面的技术储备。 2 CAN总线与RS-485总线比较 CAN总线和RS-485总线都采用差分传送数据，都具有较强地抗干扰的能力，传输距离都较远。现将RS-485总线与CAN总线的比较如下： （1）传输的速率 RS-485传输的从理论上来说可以达到10Mbps，但是在实际的应用中受到了单片机串口通讯的最大波特率及驱动芯片的限制；而CAN总线就没有这方面的限制，其最大的波特率可以达到1Mbps，此时传输的距离小于50米。 （2）工作方式 RS-485总线采用的是主从工作方式，在总线上只能允许一个节点处于发送状态，其他节点处于接收状态；而CAN总线所采用的是多主从工作方式，也就是说在CAN总线上，只要总线处于空闲状态时，任何一个节点都可以向总线上发送数据，可以通过总线仲裁机制，有效的解决信息冲突。 （3）、可靠性 在RS-485总没有接收滤波，没有出错标记。在CAN总线上，接收节点只接收与自己标识符相一致的信息（要考虑接收屏蔽寄存器的值）；并且有检错的能力，在CAN控制器中还有错误计数器，当传输过程中传输出现错误时，可以通知发送节点重发。 由以上比较可知：CAN总线比RS-485总线传输的速率更高、可靠性更强，并且CAN总线采用多主从方式工作，更是RS-485总线不能及的。鉴于在摊铺机控制系统中数据通讯要求传输的实时性和可靠性，本文采用了CAN总线。 3 CAN总线在摊铺机控制系统中的应用 摊铺机控制系统的总体方案框图如图1所示。 摊铺机的整个控制系统分为人机交互模块和测控模块构成，两大模块之间通过CAN总线连接。 人机交互模块中主要包括了交互CPU和控制面板。控制面板负责主要控制命令的发出和状态信息的显示。测控模块主要负责被控对象输入信息的采集和输出信息的控制，包括了模拟量的输入和数字量的输入；数字量的输出及PWM的输出。为了提高模块的抗干扰性能,提高系统的可靠性，系统采用强电部分与弱电部分分开设计的设计思路。测控CPU作为数字电路部分核心,其他CPU外部的信号输入都要经过调理才能进入单片机，开关量的输入要经过滤波、变换、隔离；模拟量的输入要经过滤波、隔离放大。信号的的输出包括了数字量的输出和PWM的输出，输出都要经过隔离、驱动放大。 为了进一步提高系统的可靠性，又将测控模块分成了5个子模