嵌入式工控机P104在CAN现场总线通信中应用.PDF

嵌入式工控机PC/104 在CAN 现场总线通信中应用 Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｎ ｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＰＣ／１０４ ｏｎ ＣＡＮ Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ Ｃ ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 马 延 王 健 Ma,Yan Wang,Jian 摘要?押 在现场总线控制系统中,利用嵌入式工控机ＰＣ／１０４作为ＣＡＮ现场总线通信 控制管理器的微控制器，并作为下位机ＣＡＮ节点和上位ＰＣ机的通信桥梁，双向传送上位 机和下位机的数据。文中详细阐述了嵌入式工控机ＰＣ／１０４利用ＲＳ２３２串行通信协 议完成与ＰＣ上位机的通信，及利用ＣＡＮ通信协议对下位ＣＡＮ控制节点的通信的各个模 块设计。 关键词：ＣＡＮ现场总线; ＰＣ／１０４;通信控制管理器 文章编号：1008-0570 （2004 ）03-0046-03 Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｂｕｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｓｙｓｔ ｅｍ, ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏ ｍｐｕｔｅｒ ＰＣ／１０４ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌ ｌｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ＣＡＮ ｆｉｅｌｄ ｂｕｓ ｍａｎａｇｅｒ ｏｆ ｃｏｍｍｕｎｉ ｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ, ｉｔ ａｌｓｏ ａｃｔｓ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｌｅｖｅｌ Ｐ Ｃ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｌｅｖｅｌ ＣＡＮ, ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄａｔ ａ ｆｒｏｍ ｂｏｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐａｔｉａｔｅ ｓ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ａｂｏｕｔ ｈｏｗ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉ ａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＰＣ／１０４ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｔｈ ｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ ｌｅｖｅｌ ＰＣ ｕｓｉ ｎｇ ｔｈｅ ＲＳ２３２ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｎｄ ｔｈ ｅｍｏｄｕｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＣＡＮ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ ｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｌｅｖｅｌＣＡＮ ｃｏｎｔｒｏｌ ｋｅｙｗｏｒｄ: ＣＡＮ Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ, ＰＣ／１０４,Ｍａｇａｔｅｒ ｏｆ Ｃｏ ｍｍｕ－ｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ． １概述 现场总线（ＦＩＥＬＤ ＢＵＳ）是８０年代末、９０年代初在国际上发展起来的广泛用于 过程自动化、楼宇自动化和汽车等领域的现场智能设备互连网络。现场总线技术将专用微处 理器置入传统的测量控制仪表，采用比较普遍的传输介质?穴如同轴电缆、双绞线等?雪，把 多个测量控制仪表连接成网络系统，并按照公开、规范的通信协议，在位于分散现场的测量 控制仪表之间及现场仪表和远程监控计算机之间，实现数据传输和信息交换，而形成适应各 种实际需要的自动控制系统。它是集智能传感和控制计算机于一体的综合技术，已经在世界 范围内倍受关注。在分散目标的监控系统中，特别是在工业控制现场,要完成对现场信息的 实时采集、处理和通信，并且提供过程动态监测和信息管理功能,需要解决现场装置的实时 控制和现场信号的网络通信问题，利用工控机ＰＣ／１０４,并采取模块化设计是解决开放 式系统的上层通信的最佳方案，上位机和通讯控制管理器ＰＣ／１０４都采取模块化设计， 设计系统不同，需要改动的程序和硬件配置较小，下位机ＣＡＮ节点是面向低层的控制的系 统，控制方案和策略是随着控制对象的不同变化较大，但利用ＣＡＮ的通信机制是一样的， 根据实际情况加入具有新的功能ＣＡＮ节点以适用不同的测控系统． ＣＡＮ是控制局域网络（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）的简称,其总 线标准已被ＩＳＯ国际标准组织制定为国际标准。其模式结构分为三层，即只取物理层、数 链层、应用层。其信号传输介质为双绞线，可挂接设备最多可达１１０个，ＣＡＮ的信号传 输采用短帧结构，每一帧的的有效字节数为８个。ＣＡＮ总线上任意一个节点均可在任意时 刻主动向网络上的其它节点发送信息,而不分主从,通信灵活。并且，各个节点可以分成不同 的优先级，可以满足不同的实时要求。其突出的可靠性、准确性在多种现场总线中已经倍受 青睐。 ＰＣ／１０４工控机作为嵌入式ＰＣ机，它完全与ＰＣ／ＡＴ机兼容，并且具有风