基于ARM的橡塑機械雙層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控器設(shè)計
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2．2 以太網(wǎng)擴展
以太網(wǎng)和CAN現(xiàn)場總線的集合，大大加速了工業(yè)控制集成化、信息化的進度。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)訪問控制塊，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(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收。
在硬件連接上，通過外部中斷EINT9來響應(yīng)通信，通過ADDR24以及其他片選讀寫信號來控制網(wǎng)卡芯片的工作以及地址空間位置。
在收到由CPU發(fā)來的數(shù)據(jù)報后，CS8900A將開始偵聽網(wǎng)絡(luò)線路。如果線路忙，就等待線路空閑，否則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送過程中，需要添加以太網(wǎng)幀頭，產(chǎn)生CRC校驗碼，最后將此數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。接收數(shù)據(jù)時，接收到數(shù)據(jù)幀后，還需要經(jīng)過解碼、剝除幀頭和地址檢驗等步驟后存于CS8900A片內(nèi)的緩存區(qū)。并還需要通過CRC校驗，便會產(chǎn)生外部中斷，通知主機收到了數(shù)據(jù)幀，最后，再根據(jù)CPU的指令，將數(shù)據(jù)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極為關(guān)鍵的作用，作為一個高速、開放的通信接口，網(wǎng)絡(luò)給系統(tǒng)帶來了很大的靈活性和可擴展性。同時，在監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試過程中網(wǎng)絡(luò)也發(fā)揮著不可替代的作用。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/151741.htm
3 軟件系統(tǒng)設(shè)計
整個監(jiān)控器的軟件設(shè)計建立于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，因此軟件設(shè)計分為系統(tǒng)軟件設(shè)計和應(yīng)用軟件設(shè)計兩大部分。系統(tǒng)軟件主要為對應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動程序設(shè)備，CS8900A為常用的典型網(wǎng)絡(luò)擴展設(shè)備，已經(jīng)有既成的驅(qū)動程序；而CAN總線擴展則需要根據(jù)應(yīng)用中所需要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來自定義實現(xiàn)。應(yīng)用軟件設(shè)計部分主要包括CAN服務(wù)器端的開發(fā)和WEB Server的移植。
3．1 系統(tǒng)軟件設(shè)計
本設(shè)計采用外部中斷EINT3連接MCP2510的總中斷，配置控制器始終處于喚醒模式，發(fā)送器處于正常模式，并使能接收、發(fā)送、錯誤中斷，以中斷方式處理CAN總線數(shù)據(jù)收發(fā)。具體流程如圖3所示。
對中斷的處理主要包括以下三種模式：
(1)發(fā)送處理。在滿足下述兩種條件時會啟動發(fā)送處理：其一發(fā)送中斷響應(yīng)中，如果當前有發(fā)送任務(wù)，通過發(fā)送緩沖區(qū)記錄標志確定空的發(fā)生緩沖區(qū)并向其中填發(fā)送幀，然后啟動發(fā)送；其二在接收中斷響應(yīng)中，在接收處理完后如果有發(fā)送任務(wù)且有發(fā)送緩沖區(qū)空閑，同樣會處理發(fā)送任務(wù)。采用兩種發(fā)送處理方式可充分利用MCP2510的多個發(fā)送、接收緩沖區(qū)，以提高通信效率。
(2)接收處理。首先需根據(jù)ICOD的值來確定當前準備好數(shù)據(jù)的接收緩沖區(qū)。接收幀處理過程中首先讀取幀的ID值，確定當前幀的數(shù)據(jù)是哪個節(jié)點發(fā)送來的，并據(jù)此把幀中數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)存放在相應(yīng)的位置。
(3)錯誤處理。由于引起錯誤處理的原因很多，在產(chǎn)生錯誤中斷之后，需訪問錯誤標志寄存器確定具體錯誤類型，并據(jù)此做相應(yīng)的處理。
最后在所有的處理中都需更新發(fā)送緩沖區(qū)使用記錄，以便于發(fā)送和接收中斷響應(yīng)中據(jù)此判斷發(fā)送緩沖區(qū)的使用情況，從而確定當前是否可以做發(fā)送處理。
3．2 應(yīng)用軟件設(shè)計
3．2．1 CAN服務(wù)器端設(shè)計
CAN服務(wù)器端需要完成兩大部分的工作。一是和底層控制器交互，二是處理并存儲好相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以提供給人機界面和WEB服務(wù)器使用。
CAN總線默認的調(diào)度方式為CAMA／CD協(xié)議，該協(xié)議原理比較簡單，技術(shù)上易實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點處于平等地位，不需集中控制，不提供優(yōu)先級控制。但在網(wǎng)絡(luò)負載增大時，發(fā)送時間增長，發(fā)送效率急劇下降，即會永遠優(yōu)先發(fā)送優(yōu)先級高的節(jié)點而阻塞優(yōu)先級低的節(jié)點，因此考慮到對該協(xié)議進行改進。為了自定義協(xié)議，因此我們的CAN數(shù)據(jù)采用了擴展幀。
針對橡塑機械需要的通信數(shù)據(jù)類型設(shè)計了如下的通信協(xié)議。主要具備以下幾點特點：
(1)下位機根據(jù)仲裁段優(yōu)先級來確定該段數(shù)據(jù)的優(yōu)先級；
(2)優(yōu)先級的分配由服務(wù)器端進行，讀取初始化配置文件(包括節(jié)點編號和優(yōu)先級碼兩個部分)+頁面設(shè)定；
(3)優(yōu)先級根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的截止時間決定(DM)。要求的時間越短，其優(yōu)先級越高。
(4)通信數(shù)據(jù)的命令格式如圖4所示，其中所有字節(jié)均為ASCII字符。
開始位必須放@，以示命令的開始。標題碼為命令的代碼；用”*”和回車(ASCII碼為13)作為命令結(jié)束。
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