基于CAN總線的小水電多功能自動(dòng)化裝置的研發(fā)
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（1） CAN模塊的初始化
在CAN控制器運(yùn)行時(shí)，首先必須對(duì)MSCAN模塊初始化，對(duì)它的一些內(nèi)部寄存器進(jìn)行設(shè)置，CAN模塊的初始化流程圖如圖3所示。
首先使MSCAN進(jìn)入軟件復(fù)位狀態(tài)，因?yàn)橹挥羞@樣才可以對(duì)MSCAN設(shè)置有關(guān)的寄存器進(jìn)行寫(xiě)入，此時(shí)，MSCAN會(huì)退出所有的發(fā)送和接收操作，并失去總線同步。所以當(dāng)MSCAN設(shè)置完相關(guān)寄存器并退出軟件復(fù)位狀態(tài)后，要判斷MSCAN與總線是否同步，只有完成同步，MSCAN才能正常的接收發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
（2） CAN模塊的數(shù)據(jù)接收
CAN接收數(shù)據(jù)幀時(shí)采用中斷機(jī)制，由于MSCAN初始化時(shí)設(shè)置接收中斷允許寄存器，允許接收緩沖區(qū)滿中斷，即在接收緩沖區(qū)滿時(shí)會(huì)觸發(fā)一個(gè)MSCAN接收中斷請(qǐng)求，CAN接收中斷流程圖如圖4所示。在接收中斷服務(wù)程序中，為了避免此時(shí)再發(fā)生中斷，在接收數(shù)據(jù)幀之前設(shè)置中斷允許寄存器，不允許接收緩沖區(qū)滿中斷，在接收數(shù)據(jù)幀之后，清除接收緩沖區(qū)滿標(biāo)志，并允許接收緩沖區(qū)滿中斷，便于下一次接收中斷的處理。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/163498.htm
（3） CAN模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送
CAN發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)也采用中斷機(jī)制，但與接收中斷不同的是，由于MSCAN初始化時(shí)設(shè)置發(fā)送器控制寄存器CANTCR，不允許發(fā)送緩沖區(qū)空中斷，所以在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)需要通過(guò)設(shè)置CANTCR允許發(fā)送緩沖區(qū)空中斷，從而啟動(dòng)發(fā)送中斷，進(jìn)入發(fā)送中斷服務(wù)程序， CAN發(fā)送中斷流程圖如圖5所示。在中斷服務(wù)程序中，設(shè)置CANTCR不允許發(fā)送緩沖區(qū)空中斷，直到下一次啟動(dòng)發(fā)送中斷。確定發(fā)送緩沖區(qū)為空時(shí)填寫(xiě)發(fā)送緩沖數(shù)據(jù)寄存器并清除發(fā)送緩沖區(qū)空標(biāo)志，這樣MSCAN才能開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。
3.3 裝置內(nèi)部各CPU模塊的CAN通訊
裝置內(nèi)部各CPU模塊CAN通訊的信息量很大，所以通訊協(xié)議使用CAN 2.0B擴(kuò)展模式，報(bào)文標(biāo)識(shí)符幾乎不受限制，此時(shí)仲裁場(chǎng)的標(biāo)識(shí)符有29位。
在CAN的規(guī)范中，只定義了數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有定義有關(guān)發(fā)送和接收的結(jié)構(gòu)信息，所以在編寫(xiě)通訊程序時(shí)，首先需要給數(shù)據(jù)幀的不同位賦以特定的含義，其中包含數(shù)據(jù)傳輸所需要的所有信息，包括傳輸源地址、目標(biāo)地址、幀類(lèi)型、傳輸字節(jié)數(shù)、傳輸信息體等等。由于CAN協(xié)議規(guī)定，每幀最多傳送8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，所以，為了盡可能使8個(gè)字節(jié)中的數(shù)據(jù)都為傳輸信息體，較好的解決辦法就是將其他的信息包含在29位標(biāo)識(shí)符中。本設(shè)計(jì)中，CAN通訊的數(shù)據(jù)幀格式定義如表1所示。
其中，前4個(gè)字節(jié)是擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀的仲裁場(chǎng)和控制場(chǎng)，后8個(gè)字節(jié)是數(shù)據(jù)場(chǎng)。
表1在設(shè)計(jì)中：
PRI：優(yōu)先級(jí)。1為低優(yōu)先級(jí)，0為高優(yōu)先級(jí)，剩余的優(yōu)先級(jí)由源地址決定，低地址優(yōu)先級(jí)高，該功能可有效支持緊急信息傳送如報(bào)警等。
Source Address：發(fā)送數(shù)據(jù)的源地址。
Type：幀類(lèi)型，包括單幀、多幀、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳送、廣播傳送。
SRR：在數(shù)據(jù)幀中，SRR必須為“顯性”電平，而在遠(yuǎn)程幀中，SRR必須為“隱性”電平。
IDE：屬于仲裁場(chǎng)，為“隱性”電平。
DLC：表示要發(fā)送的字節(jié)數(shù)，等于字節(jié)數(shù)減1。由于每幀最多發(fā)送8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，故DLC最大為7。
Data index：索引字節(jié)。單幀沒(méi)有索引字節(jié)，所以該字節(jié)為空；多幀數(shù)據(jù)時(shí)Data index表示發(fā)送數(shù)據(jù)幀的幀序號(hào)。
Destination Address：發(fā)送數(shù)據(jù)的目標(biāo)地址。
RTR：定義本幀信息為數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)幀請(qǐng)求位。
Data length (L), Data length (H)：多幀信息包的長(zhǎng)度，只有在傳輸多幀數(shù)據(jù)的第一幀時(shí)填充，其他幀不填充，而可以填充要傳輸?shù)男畔Ⅲw。
6 bytes data：要傳輸?shù)男畔Ⅲw。
遵循上述約定的CAN協(xié)議，各CPU模塊之間的通訊快速可靠，抗干擾性強(qiáng)，傳輸波特率達(dá)到500kbps,達(dá)到了研發(fā)的性能指標(biāo)要求。
4 小結(jié)
為了實(shí)現(xiàn)小型水電站提出的少人值班、無(wú)人值班的要求，提高水電站的自動(dòng)化水平，集發(fā)電機(jī)測(cè)控保護(hù)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)、同期并列、順控、遠(yuǎn)程通訊、人機(jī)交互等多功能于一體的組合智能裝置是一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)方案，必將成為小水電綜合自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。此研發(fā)的多功能測(cè)控裝置采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际浇Y(jié)構(gòu)，各CPU模塊采用CAN總線相連，各模塊之間的數(shù)據(jù)交互快速可靠、抗干擾性強(qiáng)，在外觀上這些功能模塊都在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝使用。實(shí)際應(yīng)用中，既可以在現(xiàn)場(chǎng)獨(dú)立運(yùn)行和操作，又可以在多機(jī)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要配置上位機(jī)，構(gòu)成水電站監(jiān)控系統(tǒng)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
評(píng)論