用于卷煙機(jī)組的CAN總線實時監(jiān)聽器的設(shè)計與實現(xiàn)

引 言
　　
卷煙生產(chǎn)中的卷煙機(jī)組主要包括兩大部分，上位機(jī)MLP，用于為控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)提供操作和顯示的裝置，它包括一個工業(yè)PC和一個監(jiān)視器。以及下位機(jī)SRP，包括傳感器，調(diào)節(jié)裝置或者檢測裝置。SRP主要包括四種結(jié)點1）SPS，2）HIP，3）CIS，4）SRM。上位機(jī)和下位機(jī)各結(jié)點之間的通信是頻繁的，數(shù)據(jù)對象眾多，數(shù)據(jù)種類也繁多，包括參數(shù)上傳，下傳，指令，域數(shù)據(jù)等等，所以在這之中，難免會因為操作人員操作失誤或者控制器本身的原因?qū)е洛e誤，但錯誤發(fā)生的時候需要盡快的分析，發(fā)現(xiàn)錯誤，解決錯誤。因此我們需要建立一個可靠的錯誤判斷機(jī)制。本文所討論的CANBUS實時監(jiān)聽器正是應(yīng)這種需求而產(chǎn)生的。工作人員根據(jù)實時監(jiān)聽器所捕獲的并且友好顯示的線路上的適時數(shù)據(jù)便可分析出是哪一方出了問題，出了什么類型的問題。這對安全生產(chǎn)，準(zhǔn)確控制起了舉足輕重的作用。

（一） 硬件實現(xiàn)
　　
在實時監(jiān)聽器的實現(xiàn)中，我們選擇采用了周立功公司的PCI-9810非智能CAN接口卡作為硬件接口用于接收捕獲CAN總線上的傳輸數(shù)據(jù)。如下圖
　　
PCI-9810非智能CAN接口卡是具有高性能價格比的CAN-bus總線通訊適配卡，它使PC機(jī)方便的連接到CAN總線上，實現(xiàn)CAN2.0B協(xié)議的連接通訊。它是一款采用專用PCI接口轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計的非智能型CAN接口卡，即插即用，符合PCI2.1規(guī)范。它采用中斷接收方式，可最大限度減輕占用PC的負(fù)荷;具有最多8幀的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。另外我們采用了周立功公司提供的Windows驅(qū)動程序升級版PCI-9810BWDM驅(qū)動文件將其驅(qū)動。

（二） 界面軟件實現(xiàn)
　　
界面軟件實現(xiàn)主要包括四大方面，1）軟件平臺的選擇，2）對硬件接口CAN卡的使用，3）利用接口接收CANBUS線路上數(shù)據(jù)的實現(xiàn)，4）所接收數(shù)據(jù)的處理（主要是判斷和顯示）的實現(xiàn)。
　　
〈1〉軟件平臺的選擇—DELPHI

系統(tǒng)的開發(fā)可利用多種程序設(shè)計語言，如DELPHI，VB，VC，PB等語言都是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，但把幾者相比較，DELPHI是唯一一套能夠同時適用于開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)及WEB 應(yīng)用等所有軟件的高效率開發(fā)環(huán)境，且第三方控件多，開發(fā)比較快，且設(shè)計界面比VB，VC，PB 靈活?；谝陨弦蛩?，考慮到所要監(jiān)聽CANBUS線路的傳輸數(shù)據(jù)信息量大、種類多，以及信息之間相對獨立，又有關(guān)系且必須備有優(yōu)良的圖形顯示等特點，我們選擇DELPHI作為軟件開發(fā)平臺。
　　
〈2〉對硬件接口PCI-9810的操作的實現(xiàn)
　　
在DELPHI程序中，我們是通過調(diào)用周立功提供的通用VCI動態(tài)鏈接庫來實現(xiàn)對硬件接口PCI-9810的操作的，該動態(tài)鏈接庫提供了界面軟件能在windows下運(yùn)行必需的代碼和其他資源，其中主要包括十個接口函數(shù)如設(shè)備相關(guān)函數(shù)和CAN通訊相關(guān)函數(shù)以及相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義。把動態(tài)鏈接庫文件夾添加到項目文件夾，然后把庫源文件添加到程序代碼的應(yīng)用文件單元即可實現(xiàn)對動態(tài)鏈接庫的調(diào)用，也就實現(xiàn)了對PCI-9810卡的打開，關(guān)閉，啟動，復(fù)位，收發(fā)數(shù)據(jù)等操作。
　　
〈3〉CANBUS線路上數(shù)據(jù)的實時接收
　　
CANBUS線路上的數(shù)據(jù)對CAN卡來說有著不期性，所以要能對數(shù)據(jù)實時，準(zhǔn)確的接收，必須要通過程序?qū)崿F(xiàn)一種功能即線路上一旦有數(shù)據(jù)，就能捕獲。對于此，我們采用的方式是利用多線程。即在程序中專門開辟一個線程用于對線路的監(jiān)聽，接收。
　　
關(guān)于多線程
　　
在32位的windows系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以同時運(yùn)行多個進(jìn)程，一個調(diào)入內(nèi)存并準(zhǔn)備執(zhí)行的應(yīng)用程序稱為一個進(jìn)程，它由裝入內(nèi)存的程序代碼和操作系統(tǒng)及由此創(chuàng)建的應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境組成，進(jìn)程就是應(yīng)用程序的運(yùn)行實例。每個進(jìn)程都有自己私有的虛擬地址空間和動態(tài)分配的內(nèi)存，以及文件，線程和其它模塊。每個進(jìn)程都有一個主線程，但可以建立另外的線程。進(jìn)程中的線程是并行執(zhí)行的，每個線程占用CPU的時間由系統(tǒng)來劃分，可以把線程看成是操作系統(tǒng)分配CPU時間的基本實體。每個進(jìn)程也可以同時執(zhí)行多個線程并由系統(tǒng)不停地在各個線程之間切換。
　　
多線程的DELPHI實現(xiàn)
　　
雖然Windows 提供了比較多的多線程設(shè)計的API 函數(shù)，但是直接使用API 函數(shù)一方面極其不方便，而且使用不當(dāng)還容易出錯。為避免這個問題，我們采用了DEPHI所提供的方法即繼承TThread類產(chǎn)生線程對象。TThread由DELPHI的VCL類庫提供用于線程編程。在Tthread類中封裝了windows中關(guān)于線程機(jī)制的API函數(shù)，繼承TThread類產(chǎn)生的線程對象就代表了實際程序中的一個線程。線程對象通過封裝使用線程所需的內(nèi)容大大簡化了多線程問題的處理。另外，在DELPHI中，Tthread在Classes單元中聲明，直接從Tobject繼承下來的，因此，它不是組件。Tthread是個抽象類，所以不能創(chuàng)建Tthread的實例，而只能創(chuàng)建其派生類的實例。在本程序中利用Ttread類來編寫多線程的步驟如下
　　
（1）從Tthread類派生出一個新的線程類。即建立的TreceiveThread。
　　
（2）創(chuàng)建線程對象。即在Types里面定義thread1:TreceiveThread。
　　
（3）在DELPHI自動生成的用于保存派生類代碼的新的單獨的文件中重載Execute過程，在該過程中將對CAN線路上的數(shù)據(jù)實時接收并調(diào)用對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的基本顯示和分類顯示函數(shù)。在Execute過程中使用了repeat…..until語句來判斷過程是否結(jié)束。
　　
（4）如果Execute過程執(zhí)行完畢，則該線程就結(jié)束了，并釋放線程占用的?？臻g。
　　
〈4〉對所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理
　　
對數(shù)據(jù)的實時處理包括兩方面：1）將接收到的數(shù)據(jù)楨按照接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全顯示，這包括楨類型，楨格式，楨ID，楨數(shù)據(jù)等等。2）將數(shù)據(jù)進(jìn)行更深一層的分析判斷出數(shù)據(jù)的真實含義，并將其填入對應(yīng)的文本框或者畫出對應(yīng)的狀態(tài)圖等等。
　　
（1）對于第一種基本顯示，我們采用的是用DELPHI提供的listbox控件進(jìn)行
　　
滾動顯示，listbox的容量足夠本顯示的需要，另外，我們還添加了一個按鈕控件用于按照操作人員的需要隨時清除listbox里面的內(nèi)容。
　　
（2）對于第二種分類顯示。對于不同的數(shù)據(jù)，我們將用不同的分析處理方法進(jìn)行顯示。根據(jù)數(shù)據(jù)的現(xiàn)實含義，主要分為1）上，下傳參數(shù)。2）域請求和域數(shù)據(jù)，3）下傳指令和上傳消息。下面將分別介紹處理方法：

1 利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行上，下傳參數(shù)的顯示
　　
在CAN線路上傳輸?shù)膮?shù)不僅多達(dá)近200種，而且有上傳和下傳之分，可見所要顯示的量之大，加上上下傳的參數(shù)有著相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以我們采用查詢預(yù)先建立好的數(shù)據(jù)庫的方法來進(jìn)行顯示。
　　
關(guān)于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為我們提供了一種把與我們的工作和生活緊密相關(guān)的信息集合在一起的方法。它還提供了在某個集中的地方存儲和維護(hù)這些信息的方法。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由三大部分組成：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)庫。