CAN總線(xiàn)通信技術(shù)在洗煤廠(chǎng)皮帶綜合保護中的應用

0 引言

CAN(Controller Area Network)控制器局域網(wǎng)，主要應用在微控制器之間需要彼此通信的場(chǎng)合。設計以PIC18F248單片機(內部集成CAN模塊)為主的控制器，以PCA82C250實(shí)現與外部CAN總線(xiàn)的物理連接，形成一個(gè)CAN通信節點(diǎn)，并將此應用到洗煤廠(chǎng)皮帶綜合保護控制系統中，取得了較好的控制效果。

1 內嵌CAN控制器的PIC18F248單片機性能簡(jiǎn)介

使用內嵌CAN控制器的PIC18F248單片機構建CAN通信網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)時(shí)，硬件設計簡(jiǎn)單，軟件編制也容易許多，系統的抗電磁干擾能力大大增強，軟硬件設計也大大簡(jiǎn)化，降低了成本。圖1是該單片機的引腳情況，其23、24引腳分別是其內嵌CAN模塊的發(fā)送和接收引腳。

PIC18F248內嵌的CAN模塊主要有如下特點(diǎn)：

1)能夠支持CAN2.0A、CA2N2.0B協(xié)議規范;2)數據信息支持標準幀和擴展幀;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)先級的接收過(guò)濾器。

2 應用系統中CAN通信部分的硬件電路設計

系統中CAN通信部分的硬件構成部分主要由PIC18F248、PCA82C250、6N137器件構成，圖2是其實(shí)際的電路連接情況。

三個(gè)器件構成一個(gè)CAN總線(xiàn)通信節點(diǎn)，其中PIC18F248主要負責數據信息的收集、組織、發(fā)送和接收，保證節點(diǎn)之間的通信正常暢通;光電耦合器6N137實(shí)現外接總線(xiàn)和控制系統之間的完全電隔離，提高系統的抗電磁干擾能力。

3 CAN通信系統的軟件設計流程

系統中CAN節點(diǎn)通信部分的軟件設計主要就是初始化子程序、數據發(fā)送子程序、數據接收子程序。

程序初始化部分包含CAN模塊工作方式配置、設置屏蔽寄存器與接收濾波器、設置波特率參數、設置發(fā)送優(yōu)先級和設置中斷允許寄存器等。圖3是初始化子程序流程圖。

數據發(fā)送程序是由CAN控制器據總線(xiàn)協(xié)議自動(dòng)完成的。其工作過(guò)程是先將發(fā)送緩沖器控制寄存器清零，然后將要發(fā)送的數據裝載到發(fā)送緩沖器中，在命令寄存器中將“發(fā)送請求標識位”激活，當檢測到總線(xiàn)可用時(shí)，器件自動(dòng)開(kāi)始發(fā)送數據。圖4是CAN節點(diǎn)數據發(fā)送程序流程圖。

數據接收程序也是由CAN控制器自動(dòng)完成的，采用中斷方式接收數據。每當接收到一條信息時(shí)，該信息就會(huì )通過(guò)接收過(guò)濾器過(guò)濾，滿(mǎn)足條件的信息才送到接收緩沖器(RXBn)中，置位相應的接收中斷標志位(RXBnIF)并產(chǎn)生中斷;在接收數據中斷服務(wù)程序中，直接從接收緩沖器中將內容取出并進(jìn)行相應的處理即可。圖5是CAN節點(diǎn)數據接收程序流程圖。

4 皮帶綜合安全保護問(wèn)題分析

皮帶綜合保護有如下部分構成：主、副滾筒轉速，皮帶打滑、撕裂、跑偏、堆物、拉繩急停開(kāi)關(guān)及其信息的綜合分析。主副滾筒轉速數據和打滑傳感器(安裝在皮帶上通過(guò)與皮帶摩擦而轉動(dòng)的測速裝置)輸出的數據用于判斷皮帶運轉是否正常，當主副滾筒轉速在正常范圍內，而打滑傳感器輸出不正常，可以判斷出皮帶打滑;撕裂、跑偏、堆物傳感器在出現故障時(shí)都是輸出開(kāi)關(guān)量信號。

本系統中數據長(cháng)度設置為8個(gè)字節，第一字節表示皮帶序號;主滾筒、副滾筒、皮帶打滑傳感器轉速分別使用一個(gè)字節;撕裂、跑偏、堆物、拉繩急停占用四個(gè)字節，每一個(gè)傳感器節點(diǎn)占用一位，傳感器動(dòng)作則相應位置1，這四個(gè)字節中空余的位和字節用來(lái)擴展測量點(diǎn)用。當任意一個(gè)節點(diǎn)上出現異常系統就向CAN總線(xiàn)上發(fā)送數據，每次發(fā)送8個(gè)字節的數據。當正常運行時(shí)每間隔1s也向CAN總線(xiàn)上發(fā)送8個(gè)字節的數據。

5 CAN通信配置程序

PIC18f248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)送數據時(shí)將發(fā)送緩沖器裝載好數據后，就可以直接請求發(fā)送;接收采用中斷方式接收數據，當PIR3bits.RXB0IF(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。以下是系統中CAN通信部分初始化子程序。

6 結束語(yǔ)

內嵌CAN總線(xiàn)控制模塊的單片機PIC18F248組成的系統，在開(kāi)發(fā)CAN總線(xiàn)通信時(shí)具有硬件結構簡(jiǎn)單、編程容易、系統抗電磁干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的工程應用中越來(lái)越受到重視。文章從硬件構成和軟件編程兩方面對PIC18F248內嵌的CAN模塊的使用進(jìn)行了詳細的介紹;并將此應用到洗煤廠(chǎng)皮帶綜合保護應用系統中，取得了良好的通信效果，對CAN總線(xiàn)系統開(kāi)發(fā)有一定的實(shí)際參考價(jià)值。