基于A(yíng)RM的橡塑機械雙層網(wǎng)絡(luò )設計

　　0 引言

　　橡塑機械是現代制造技術(shù)中一類(lèi)重要工具，是一種由數控裝置、伺服驅動(dòng)裝置、機床主體和其他輔助裝置構成的機電一體化產(chǎn)品，它被廣泛應用在橡塑產(chǎn)品加工制造領(lǐng)域。隨著(zhù)科技的進(jìn)步，橡塑機械正朝著(zhù)高速度、智能化、多功能化、高可靠性的方向發(fā)展。在監控系統方面，尤其是近年來(lái)，也發(fā)展得更為集成化、網(wǎng)絡(luò )化。作為提升橡塑機械性能的一個(gè)重要組成部分，其監控系統也得到了長(cháng)足的發(fā)展。本文設計了一款基于ARM9、嵌入式Linux以及CAN總線(xiàn)技術(shù)的應用于橡塑機械的雙層網(wǎng)絡(luò ).，并介紹了成功應用于橡塑機械的實(shí)例。

　　1 雙層網(wǎng)絡(luò )系統整體設計

　　系統基于工業(yè)現場(chǎng)監控集成化、自動(dòng)化的理念設計了下層CAN總線(xiàn)結構。在現場(chǎng)監控部分，.所需要完成的工作包括：通過(guò)CAN總線(xiàn)與底層控制器交互，讀取并顯示橡塑機械當前工作的狀態(tài)，配置并發(fā)送需要修改的運行參數。

　　在CAN現場(chǎng)總線(xiàn)的基礎上，基于遠程維護監控的理念，設計了上層的網(wǎng)絡(luò )支持。在上層網(wǎng)絡(luò )部分，.提供WEB服務(wù)器，根據遠程PC的請求發(fā)送相應的數據。網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示。

　　2 硬件系統設計

　　硬件系統采用了以ARM9內核CPU為主體的組織體結構。選擇了S3C2410為核心，擴展了64M SDRAM和64M NAND FLASH的硬件系統。由于該CPU內部并未集成CAN總線(xiàn)控制器以及以太網(wǎng)控制器，因此通過(guò)MCP2510以及CS8900A分別擴展了CAN總線(xiàn)功能和以太網(wǎng)功能。以下對兩個(gè)擴展部分做重點(diǎn)介紹。

　　2．1 CAN總線(xiàn)擴展

　　MCP2510完全支持CAN總線(xiàn)V2．0A／B技術(shù)規范，能夠發(fā)送和接收標準和擴展報文，同時(shí)具備驗收過(guò)濾以及報文管理功能。該器件包含三個(gè)發(fā)送緩沖器和兩個(gè)接收緩沖器，能夠減少S3C241O芯片的管理負擔和軟件設計的負擔。

　　接口中使用了總中斷引腳INT，處理器在響應總中斷后，通過(guò)SPI通道訪(fǎng)問(wèn)MCP2510內部相應寄存器來(lái)確定具體的中斷事件，并對其做出處理。

　　如圖2所示，S3C2410通過(guò)SPI總線(xiàn)發(fā)送MCP2510控制命令以及需要傳輸的數據，通過(guò)MCP2510控制轉換以后生成總線(xiàn)報文，并通過(guò)光電隔離器6N137以及總線(xiàn)驅動(dòng)器8C250之后發(fā)送到CAN總線(xiàn)上。

　　2．2 以太網(wǎng)擴展

　　以太網(wǎng)和CAN現場(chǎng)總線(xiàn)的集合，大大加速了工業(yè)控制集成化、信息化的進(jìn)度。采用了CS8900A芯片以完成以太網(wǎng)擴展。其主要包括802．3介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制塊，支持全雙工操作，完全依照IEEE 802．3以太網(wǎng)標準(ISO／IEC8802-3，1993)，負責處理有關(guān)以太網(wǎng)數據幀的發(fā)送和接收。

　　在硬件連接上，通過(guò)外部中斷EINT9來(lái)響應通信，通過(guò)ADDR24以及其他片選讀寫(xiě)信號來(lái)控制網(wǎng)卡芯片的工作以及地址空間位置。

　　在收到由CPU發(fā)來(lái)的數據報后，CS8900A將開(kāi)始偵聽(tīng)網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路。如果線(xiàn)路忙，就等待線(xiàn)路空閑，否則立即發(fā)送數據。發(fā)送過(guò)程中，需要添加以太網(wǎng)幀頭，產(chǎn)生CRC校驗碼，最后將此數據幀發(fā)送出去。接收數據時(shí)，接收到數據幀后，還需要經(jīng)過(guò)解碼、剝除幀頭和地址檢驗等步驟后存于CS8900A片內的緩存區。并還需要通過(guò)CRC校驗，便會(huì )產(chǎn)生外部中斷，通知主機收到了數據幀，最后，再根據CPU的指令，將數據傳輸給CPU。

　　網(wǎng)絡(luò )的擴展對于橡塑機械的整體化集成化管理起著(zhù)極為關(guān)鍵的作用，作為一個(gè)高速、開(kāi)放的通信接口，網(wǎng)絡(luò )給系統帶來(lái)了很大的靈活性和可擴展性。同時(shí)，在監控系統的調試過(guò)程中網(wǎng)絡(luò )也發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。

　　3 軟件系統設計

　　整個(gè).的軟件設計建立于嵌入式Linux操作系統的基礎之上，因此軟件設計分為系統軟件設計和應用軟件設計兩大部分。系統軟件主要為對應設備的驅動(dòng)程序設備，CS8900A為常用的典型網(wǎng)絡(luò )擴展設備，已經(jīng)有既成的驅動(dòng)程序；而CAN總線(xiàn)擴展則需要根據應用中所需要的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議來(lái)自定義實(shí)現。應用軟件設計部分主要包括CAN服務(wù)器端的開(kāi)發(fā)和WEB Server的移植。