李洋曲阜師范大學(xué)工學(xué)院

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CAN總線通信技術(shù)在洗煤廠皮帶綜合保護(hù)中的應(yīng)用

李洋
曲阜師范大學(xué)工學(xué)院

摘要：控制器局域網(wǎng)（CAN）與其他網(wǎng)絡(luò)的不同之處在于，它是供微控制器使用的網(wǎng)絡(luò)，用于高噪聲環(huán)境下本地微控制器之間的通信。煤礦洗煤廠中由于使用的設(shè)備功率大且比較密集，屬于強(qiáng)噪聲工作環(huán)境，因而在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)采用CAN總線通信技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)。文章主要介紹了使用具有CAN通信控制模塊的PICl8F248微處理器實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間通信的方法；給出了在洗煤廠皮帶綜合保護(hù)控制裝置中的應(yīng)用方案。本系統(tǒng)具有硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用參考價(jià)值。

關(guān)鍵字：皮帶綜合保護(hù) CAN控制模塊 PICl8F248

1　引言

CAN（Controller Area Network）控制器局域網(wǎng)，主要應(yīng)用在微控制器之間需要彼此通信的場(chǎng)合。設(shè)計(jì)以PICl8F248單片機(jī)（內(nèi)部集成CAN模塊）為主的控制器，以PCA82C250實(shí)現(xiàn)與外部CAN總線的物理連接，形成一個(gè)CAN通信節(jié)點(diǎn)，并將此應(yīng)用到洗煤廠皮帶綜合保護(hù)控制系統(tǒng)中，取得了較好的控制效果。

使用內(nèi)嵌CAN控制器的PICl8F248單片機(jī)構(gòu)建CAN通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，軟件編制也容易許多，系統(tǒng)的抗電磁干擾能力大大增強(qiáng)，軟硬件設(shè)計(jì)也大大簡(jiǎn)化，降低了成本。

PICl8F248內(nèi)嵌的CAN模塊主要有如下特點(diǎn)：

1）能夠支持CAN2．OA、o氣N2，oB協(xié)議規(guī)范；

2）數(shù)據(jù)信息支持標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀；

3）3個(gè)傳送信息緩沖器，2個(gè)接收信息緩沖器，6個(gè)有優(yōu)先級(jí)的接收過濾器。

2　應(yīng)用系統(tǒng)中CAN通信部分的硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中CAN通信部分的硬件構(gòu)成部分主要由PICl8F248、PCA82C250、6N137器件構(gòu)成，三個(gè)器件構(gòu)成一個(gè)CAN總線通信節(jié)點(diǎn)，其中PICl8F248主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的收集、組織、發(fā)送和接收，保證節(jié)點(diǎn)之間的通信正常暢通；光電耦合器6N137實(shí)現(xiàn)外接總線和控制系統(tǒng)之間的完全電隔離，提高系統(tǒng)的抗電磁干擾能力。

3　CAN通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程

系統(tǒng)中CAN節(jié)點(diǎn)通信部分的軟件設(shè)計(jì)主要就是初始化子程序、數(shù)據(jù)發(fā)送子程序、數(shù)據(jù)接收子程序。程序初始化部分包含CAN模塊工作方式配置、設(shè)置屏蔽寄存器與接收濾波器、設(shè)置波特率參數(shù)、設(shè)置發(fā)送優(yōu)先級(jí)和設(shè)置中斷允許寄存器等。數(shù)據(jù)發(fā)送程序是由CAN控制器據(jù)總線協(xié)議自動(dòng)完成的。其工作過程是先將發(fā)送緩沖器控制寄存器清零，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)裝載到發(fā)送緩沖器中，在命令寄存器中將“發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)識(shí)位”激活，當(dāng)檢測(cè)到總線可用時(shí)，器件自動(dòng)開始發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收程序也是由CAN控制器自動(dòng)完成的，采用中斷方式接收數(shù)據(jù)。每當(dāng)接收到一條信息時(shí)，該信息就會(huì)通過接收過濾器過濾，滿足條件的信息才送到接收緩沖器（RxBn）中，置位相應(yīng)的接收中斷標(biāo)志位（RXB n IF）并產(chǎn)生中斷；在接收數(shù)據(jù)中斷服務(wù)程序中，直接從接收緩沖器中將內(nèi)容取出并進(jìn)行相應(yīng)的處理即可。

4　皮帶綜合安全保護(hù)問題分析

皮帶綜合保護(hù)有如下部分構(gòu)成：主、副滾筒轉(zhuǎn)速，皮帶打滑、撕裂、跑偏、堆物、拉繩急停開關(guān)及其信息的綜合分析。主副滾筒轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)和打滑傳感器（安裝在皮帶上通過與皮帶摩擦而轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)速裝置）輸出的數(shù)據(jù)用于判斷皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，當(dāng)主副滾筒轉(zhuǎn)速在正常范圍內(nèi)，而打滑傳感器輸出不正常，可以判斷出皮帶打滑；撕裂、跑偏、堆物傳感器在出現(xiàn)故障時(shí)都是輸出開關(guān)量信號(hào)。本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)置為8個(gè)字節(jié)，第一字節(jié)表示皮帶序號(hào)；主滾筒、副滾筒、皮帶打滑傳感器轉(zhuǎn)速分別使用一個(gè)字節(jié)；撕裂、跑偏、堆物、拉繩急停占用四個(gè)字節(jié)，每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)占用一位，傳感器動(dòng)作則相應(yīng)位置1，這四個(gè)字節(jié)中空余的位和字節(jié)用來擴(kuò)展測(cè)量點(diǎn)用。當(dāng)任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)異常系統(tǒng)就向CAN總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，每次發(fā)送8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)每間隔1s也向CAN總線上發(fā)送8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

5　CAN通信配置程序

PICl8f248的CAN通信主要就是CAN模塊的配置，將CAN模塊的各個(gè)寄存器配置好后，需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)將發(fā)送緩沖器裝載好數(shù)據(jù)后，就可以直接請(qǐng)求發(fā)送；接收采用中斷方式接收數(shù)據(jù)，當(dāng)PIR3bits．RXBOIF（注：此處使用接收緩沖器0）為1時(shí)表示緩沖器0接收到信息，由此引起中斷。以下是系統(tǒng)中CAN通信部分初始化子程序。voidinitcan（）｛TRjsB=（TRJSBIOx08）&Oxfb；∥設(shè)置RB3為輸入RB2為輸出／術(shù)以下是設(shè)置波特率為125kb（Fosc=4MHz）、同步時(shí)間段、傳輸時(shí)間段、相位緩沖時(shí)間段數(shù)值豐／CANCON=0x80：w“l(fā)e（cANs仉坷&0x80==0）｛；｝ ∥等待進(jìn)入

CAN配置模式

BRGCON1=0XOA：

BRGCON2=OX90：

BRGCON3=0X42：

／以下設(shè)置發(fā)送郵箱0標(biāo)識(shí)符和發(fā)送數(shù)據(jù)格式／

TxBOCON=0x03： ／／設(shè)置發(fā)送優(yōu)先級(jí)為最高級(jí)

（TXPIU=11）

T）（BOSIDH=OxFF： ／／設(shè)置發(fā)送緩沖器0的

采用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符

TXBOSIDL=0XEO：

TXBODLC=0x08：／／數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié)

／木采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)裝載到8發(fā)送緩沖器中木／

TXBODO=tempdatal；TXBODl=tempdata2；TXBO

D2=tempdata3；

TXBOD3=tempdata4；TXBOD4=tempdata5；TXB0

D5=teInpdata6；

TXBOD6=tempdata7；TXBOD72tempdata8；

／牢以下是接收郵箱0的標(biāo)識(shí)符配置和初始化接收

緩沖器數(shù)據(jù)術(shù)木木／

RXBOSIDH=0XFF： ／／接收標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符高字節(jié)

RXB0sIDL=0xE0：／／對(duì)接收標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符低字節(jié)

RXBOCOIN=Ox20： ／／RXB0采用過濾器0并僅

接收標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符的有效信息位

RxBODLC=0x08： ∥接收緩沖器O的數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)

度8位

RXBOD0=0X00；RXBOD1=0XOO；RXBOD2=OXOO；

RXBOD3=0X00；RXBOD4=0X00；RXBOD5=0X00；

RXBOD6=OX00；RXBOD7=OXOO；

∥術(shù)接收過濾器O和接收屏蔽器的配置木／／

RXFOSIDH=0xFF： ／／接收過濾器O標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符

高字節(jié)

RXFOSIDL=0XE0：

低字節(jié)

RXMOSIDH=0X00：

高字節(jié)

RXMOSIDL=0XOO：

低字節(jié)

／／接收過濾器0標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符

／／接收屏蔽字O標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符

∥接收屏蔽字0標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符

CIOCON=0x30；／／cAN模塊I／O控制寄存器，

配置為隱性時(shí)cANTx引腳驅(qū)動(dòng)到VDD：使能cAN捕捉

／／術(shù)配置CAN模塊中斷木∥

PIR3=0x00：／／將所有中斷標(biāo)志清除

PIE3=0x01： ／／使能接收緩沖器0的接收中斷

IPR3=Ox01： ∥接收緩沖器0的接收中斷為最高

優(yōu)先級(jí)

｝

／／術(shù)設(shè)置CAN進(jìn)入正常操作模式術(shù)／／

CANCON=OX00；∥=0X00，正常操作模式

while（CANSTAT&0xEO！=0）｛；）

6　結(jié)束語(yǔ)

內(nèi)嵌CAN總線控制模塊的單片機(jī)PICl8F248組成的系統(tǒng)，在開發(fā)CAN總線通信時(shí)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程容易、系統(tǒng)抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在未來的工程應(yīng)用中越來越受到重視。文章從硬件構(gòu)成和軟件編程兩方面對(duì)PICl8F248內(nèi)嵌的CAN模塊的使用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；并將此應(yīng)用到洗煤廠皮帶綜合保護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)中，取得了良好的通信效果，對(duì)CAN總線系統(tǒng)開發(fā)有一定的實(shí)際參考價(jià)值。

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