基于CAN總線(xiàn)的機械手控制系統

　?。?/p>

　　//CAN數據接收

　　voidCWuLiao::InputCAN（unsignedintID）

　?。?/p>

　　ptrPacket=Packet;

　　ptrStruct=Struct;

　　intRece_Length,retval,n;

　　ptrStruct->card=0;

　　ptrPacket->length=2;

　　ptrPacket->rtr=0;

　　ptrPacket->CAN_ID=ID;

　　ptrPacket->data[0]=0x44;

　　ptrPacket->data[1]=0x49;//CAN數據接收命令字

　　retval=CAN_Trans（ptrStruct,ptrPacket）;//調發(fā)送數據幀函數,發(fā)出接收命令

　　if（retval==1）

　?。?/p>

　　retval=CAN_Rece（ptrStruct,ptrPacket）;//調接收數據幀函數

　　if（retval==1）//接收成功，則返回值為1

　?。?/p>

　　Rece_Length=ptrPacket->length;//取接收到的數據長(cháng)度

　　for（n=0;n

　?。?/p>

　　Rece_Data[n]=ptrPacket->data[n];//接收到的數據從ptrPacket的成員變量Data中讀取,Race.Data[8]已設置為全局變量

　?。?/p>

　?。?/p>

　?。?/p>

　?。?/p>

　　4.3多線(xiàn)程技術(shù)在機械手實(shí)時(shí)監控中的應用

　　機械手控制程序是在Windows98下開(kāi)發(fā)的，除了具有豐富的用戶(hù)圖形操作界面，該控制程序還需完成實(shí)時(shí)數據采集和控制任務(wù)。然而Windows98并不是實(shí)時(shí)操作系統，它是基于消息驅動(dòng)機制的搶先式多任務(wù)系統，沒(méi)有提供足夠的實(shí)時(shí)處理功能。因此，在程序開(kāi)發(fā)中，我們采用多線(xiàn)程技術(shù)來(lái)實(shí)現系統的實(shí)時(shí)功能。線(xiàn)程是多任務(wù)的基本單元，是操作系統用來(lái)調度執行的最小單位。一個(gè)進(jìn)程可以由多個(gè)線(xiàn)程組成，系統調度程序將CPU時(shí)間片劃分給各個(gè)線(xiàn)程，各個(gè)線(xiàn)程在各自的時(shí)間片內使用CPU，從而實(shí)現了微觀(guān)上輪流執行、宏觀(guān)上并發(fā)運行的多任務(wù)效果。

　　為了避免機械手控制軟件前臺顯示界面因CAN總線(xiàn)數據采集和機械手控制指令的程序循環(huán)而導致響應過(guò)慢或任務(wù)阻塞（Blocking）現象，增強應用程序的快速響應特性，我們將主要的數據采集和控制任務(wù)：“機械手搬運”及“物料分揀”定義成獨立的可以按并行方式執行的工作線(xiàn)程，讓這個(gè)工作線(xiàn)程在后臺通過(guò)對CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的讀寫(xiě)完成數據輸入和控制參數輸出的任務(wù)。前臺顯示界面則通過(guò)PostMessage（）函數與后臺數據采集及控制程序進(jìn)行通信，以共享數據單元的方式得到實(shí)時(shí)采集數據并加以顯示。在“機械手系統運行”界面中設置了一個(gè)按鈕用于數據采集和控制線(xiàn)程的啟動(dòng)。以下給出部分“送料缸”運行控制代碼：

　　//設置全局變量

　　intRece_Data[8];//CAN輸入數據數組

　　//以下是主線(xiàn)程

　　……

　　#defineWM_THREADCANWMUSER+10//用戶(hù)消息定義

　　……

　　ON_MESSAGE（WM_THREADCAN,OnThreadCAN）//用宏將消息和處理函數聯(lián)系起來(lái)

　　……

　　LRESULTCWuLiao::OnThreadCAN（WPARAMwParam,LPARAMlParam）

　?。?/p>

　　CWuLiao::InputCAN（0x10）;//讀2#CAN節點(diǎn)輸入狀態(tài)

　　if（Rece_Data[2]==0x7e）CWuLiao::OutputCAN（0x10,0x00,0x55）;//滿(mǎn)足條件,則輸出控制送料缸運動(dòng)

　　……

　　return0;

　?。?/p>

　　voidCWuLiao::OnWuLiaoThread（）

　?。?/p>

　　InitCAN（）;//CAN總線(xiàn)初始化

　　pThread=AfxBeginThread（CAN_IN,GetSafeHwnd（）,THREAD_PRIORITY_NORMAL）;//創(chuàng )建工作線(xiàn)程

　?。?/p>

　　//以下是CAN數據采集和控制子線(xiàn)程

　　UINTCAN_IN（LPVOIDpParam）

　?。?/p>

　　HWNDhWnd;

　　hWnd=（HWND）param;

　　do

　?。?/p>

　　PostMessage（hWnd,WM_THREADCAN,0,0）;

　　Sleep（10）;

　?。?/p>

　　while（Rece_Data[2]!=0xef）;//停止按鈕按下則中止工作線(xiàn)程

　　return0;

　?。?/p>

　　上述代碼中，由主線(xiàn)程建立并初始化子線(xiàn)程，而子線(xiàn)程負責讀取CAN節點(diǎn)的狀態(tài)數據，并通過(guò)分析、計算給出相應的控制信號，完成控制任務(wù)。子線(xiàn)程一旦被創(chuàng )建，它將獨立于創(chuàng )建它的主線(xiàn)程運行。由于一個(gè)進(jìn)程中的所有線(xiàn)程都共享該進(jìn)程的虛擬地址空間，從而可以通過(guò)將主線(xiàn)程和子線(xiàn)程間需共享的數據聲明為全局變量的方法來(lái)訪(fǎng)問(wèn)該進(jìn)程的所有全局變量。在機械手監控程序中引入多線(xiàn)程機制，充分利用了Windows系統的多任務(wù)特點(diǎn)，可以有效地克服CAN總線(xiàn)數據采集和控制過(guò)程中的停滯和反應不及時(shí)現象，并能大大提高程序的運行效率和可靠性。

　　4.4機械手運行過(guò)程的動(dòng)態(tài)顯示

　　工業(yè)監控軟件中，現場(chǎng)采集來(lái)的數據都需要以某種方式表示在屏幕上。在機械手系統中，主要的控制對象是氣缸和步進(jìn)電機，為了能直觀(guān)地反映出它們的運行狀態(tài)，必須將CAN總線(xiàn)采集到的各傳感器狀態(tài)以及運動(dòng)部件的運行情況以動(dòng)畫(huà)的形式表現出來(lái)。為此，我們采用了ActiveX控件開(kāi)發(fā)及應用技術(shù)。ActiveX控件是微軟公司提供的功能強大的程序設計和開(kāi)發(fā)技術(shù)，它是提高程序開(kāi)放性和可重用性的重要手段。在機械手控制程序中，通過(guò)MFCActiveXControlWizard建立了一個(gè)名為jixieshou的ActiveX控制的應用程序框架，并在其中生成了可動(dòng)態(tài)顯示的機械手裝置圖形控件。通過(guò)對該控件中諸如氣缸寬度、高度等屬性的設置來(lái)改變控件的形狀;通過(guò)氣缸活塞每移動(dòng)一步的延時(shí)和每移動(dòng)一步的距離來(lái)改變氣缸的運動(dòng)速度;通過(guò)調用該控件的接口函數來(lái)顯示氣缸、步進(jìn)電機、傳感器等的運動(dòng)和狀態(tài)。而上述行為的發(fā)生是由CAN總線(xiàn)數據采集和控制子線(xiàn)程向主線(xiàn)程傳遞相應全局變量的值引發(fā)的，由此將圖形顯示與實(shí)物動(dòng)作緊密聯(lián)系。

5結束語(yǔ)

　　利用CAN總線(xiàn)技術(shù)，并采用面向對象的程序設計方法以及多線(xiàn)程技術(shù)、ActiveX技術(shù)等，可以使監控軟件具有較強的通用性、可擴展性和可靠性，同時(shí)進(jìn)一步提高了控制系統的開(kāi)放性和實(shí)時(shí)性。通過(guò)在物料搬運機械手控制中的應用表明：該控制系統運行可靠，能夠完全滿(mǎn)足設計要求。