【導讀】輕了勞動強度，改善了環(huán)境，是煉鋼生產的中心環(huán)節(jié)。而結晶器是連鑄機的關鍵。本設計要著重研究的是結晶器振動控制系統(tǒng)的CAN通信部分。目前應用非常廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN總線起初是被用于汽車監(jiān)控和監(jiān)控，現(xiàn)場抗干擾能力，其在工業(yè)控制領域也有廣泛的應用。軟件的實現(xiàn)過程。

　　

【正文】 位。發(fā)送了錯誤標志后，每一站就發(fā)送一個隱性位，并一直監(jiān)視總線直到檢測出一個隱性位為止。然后就開始發(fā)送其余 7 個隱性位。 （ 4）過載幀：有 3 種過載情況：接收器的內部原因，它需要延遲下一個數據幀或遠程幀；在間歇的第 一位和第二位檢測到一個顯性位；如果 CAN 節(jié)點在錯誤界定符或過載界定符的第 8 位采樣到一個顯性位，節(jié)點會發(fā)送一個過載幀（不是錯誤幀）。 圖 CAN 報文過載幀 過載標志： 6 個顯性位。 過載界定符： 8 個隱性位。過載標志被傳送后，站就一直監(jiān)視總線，直到檢測到一個從顯性位到隱性位的跳變?yōu)橹埂Ｈ缓箝_始發(fā)送其余 7 個隱性位。 幀格式：有兩種不同的幀格式，不同之處為標識符域的長度不同：含有11 位標識符的幀為標準幀，含有 29 位 標識符的幀為擴展幀。 的 標準幀（ 11 字節(jié)） 包括 1—3 字節(jié)信息部分 和 4—11 字節(jié)數據部分 。 如表 所示。 擴展幀（ 13 字節(jié)） 包括 1—5 字節(jié)為信息 和 6—13 字節(jié)為數據 。 如表 所示。 在標準幀中：字節(jié) 1 為幀信息。第七位（ FF）表示幀格式，在標準幀中，F(xiàn)F=0；第六位 RTR 遠程發(fā)送請求位表示幀的類型， RTR=0 表示數據幀， RTR=1表示遠程幀； DLC 表示在數據幀實際的數據長度。 字節(jié) 字節(jié) 3 為報文識別碼， 11 位有效。 11 位標識符。字節(jié) 4—11 字節(jié)為數據幀的實際數據，遠程幀時無效。 擴展幀中： 字節(jié) 2—字節(jié) 5 為報文識別碼， 29 位有效。 表 標準幀格式 表 擴展幀格式 位定時與同步 位定時與同步定義 CAN 總線的通信速率，下面就相關名詞作簡單介紹。 標稱位速率（ Nominal Bit Rate）：理想發(fā)送器在沒有重新同步的情況下每秒發(fā)送的位數量。 標稱位時間（ Nominal Bit Time）：標稱位速率的倒數。可以把標稱位時間分成 幾個不重疊的片段：同步段（ SYNC_SEG）、傳播段（ PROG_SEG）、相位段 1（ PHASE_SEG1）、相位段 2（ PHASE_SEG2）。標稱位時間的組成如圖 所示。 同 步 段 傳 播 段 相 位 段 1 相 位 段 2標 稱 位 時 間采 樣 點圖 標稱位時間的組成 （ 1）同步段（ SYNC_SEG）：用于同步總線上不同的節(jié)點，這一段內要有一 個跳變沿 。 （ 2）傳播段（ PROG_SEG） 用于補償網絡內的物理延時時間。它是總線上輸入比較器延時和輸出驅動器延時總和的 2 倍。 （ 3）相位段 1（ PHASE_SEG1） 、 相位段 2（ PHASE_SEG2） ：用于補償邊沿階段的誤差。這兩個段可以通過重新同步加長或縮短。 （ 4）采樣點（ Sample Point）：讀總線電平并解釋各位值的一個時間點。采樣點位于相位段 1 之后。 （ 5）信息處理時間（ Information Processing Time）：以一個采樣點座位起始的時間段。采樣點用于計算后續(xù)位的位電平。 （ 6）時間份額（ Time Quanta）：取自振蕩器周期的固定時間單元。時間份額的長度為 時間份額 =m最小時間份額 式中： m為可編程的預比例因子，其數值范圍為 1~32 間的整數，最小時間份額為 CAN 總線振蕩器周期。 一般同步段為一個時間份額，傳播段可設置成 1~8 個時間份額，相位段 1也可設置成 1~8 個時間份額，相位段 2 位相位段 1和信息處理時間之間的最大值，信息處理時間少于或等于 2 個時間份額。一個位時間總的時間份額值可以設置在8~25 的范圍內。 在確定一個 CAN 總線的通信速率時，主要是根據上述參數而定 。 CAN 總線高層協(xié)議介紹 概述 CAN 協(xié)議是一個非常簡單的協(xié)議。它只定義了物理層和數據鏈路層 ， 本身并不完整 ， 有些復雜的應用問題需要一個更高層次的協(xié)議 —應 用層協(xié)議來實現(xiàn)，比如 ， CAN 數據幀一次最多只能傳送 8 字節(jié) ，它 只提供了非確認的數據傳輸服務等。 CAN 的技術特點允許各廠商在 CAN 協(xié)議的基礎上自行開發(fā)自己的高層應用協(xié)議 ， 給用戶提供了一個面向應用的清晰接口。目前 ， 許多廠商都根據自己 的意圖并結合其優(yōu)勢紛紛推出基于 CAN 的總線產品 ， 如 DeviceNet (設備網 ) ，CANopen , CAN Kingdom , SDS 等。它們都得到 CiA (CAN in Automation) 的支持 ， 符合 ISO11898 標準 ， 同時又各具特色。 DeviceNet DeviceNet 最初由 Rock well 旗下 Allen Bradly 公司研制開發(fā) ， 為 PLC 和智能傳感器設計。憑借該公司在可編程控制器和變頻器等方面的優(yōu)勢 ， DeviceNet 在 PLC 與現(xiàn)場設備之間的通信網絡中得到廣泛應用。 DeviceNet 可以說是最好的 CAN 協(xié)議工業(yè)標準 ， 得到 CiA 的支持 ， 并由 ODVA (開放設備網供貨商協(xié)會 )負責它的進一步發(fā)展。據世界著名的市場調查公司 VDC 的 “ 工業(yè)分布式遠程 I/ O 的全球市場和用戶需求 ” 研究報告稱 ， 1999 年的市場份 額位居世界第二 ， 到 2020 年仍將占第三位。 DeviceNet 在 CAN 協(xié)議的基礎上加入了自己的應用層協(xié)議 ， 結合了 CAN 總線的優(yōu)點 ， 同時也滿足了更為復雜的要求。涉及的標準有 CAN 技術規(guī)范210A/B、 ISO 11898 標準和 DeviceNet 技術規(guī)范 。 DeviceNet 采用了 CAN 物理層協(xié)議中的幾種網絡運行速率 125kbps ( 500m) 、 250kbps ( 250m) 、500kbps(100m) ， 最多支持 64 個節(jié)點。 DeviceNet 的數據鏈路層完全遵循 CAN 規(guī)范的定義 ， 并通過 CAN 控制器芯片實現(xiàn)。 DeviceNet 使用數據幀傳送數據 ， 遠程幀沒有被使用 ， 超載幀和出錯幀則用于例外情況的處理。 應用層協(xié)議功能 DeviceNet 定義了兩種不同類型的報文 ， 稱作 I/ O 報文和顯式報文。 I/ O 報文適用于實時性要求較高的 I/ O 端子的信號輸出。 I/ O 報文通常使用優(yōu)先級高的連接標識符 ， 通過點對點或廣播方式進行信息交換。連接標識符提供了 I/ O 報文的相關信息 ， 在 I/ O 報文利用連接標識符發(fā)送之前 ， 報文的發(fā)送和接受設備都必須先進 行設定。顯式報文則適用于兩個設備間多用途的點對點報文傳遞 ， 是典型的請求 —— 響應通訊方式 ， 常用于節(jié)點的配置、問題診斷等。 顯示報文通常使用優(yōu)先級低的連接標識符 ， 并且該報文的相關信息包含在顯示報文數據幀的數據場中 ， 包括要執(zhí)行的服務和相關對象的屬性及地址。 DeviceNet 為長度大于 8 字節(jié)的報文提供了分段服務。以 I/ O 報文為例 ， I/ O 報文經過分割形成 I/ O 報文片段時 ， 數據場中有一位由報文分割協(xié)議使用。而長度小于 8 字節(jié)的 I/ O 報文可以直接加在數據場中一次傳送。對于顯示報文 ，也可以進行分段 。分段服務為設備網提供了更多的可擴展性和兼容性 ， 保證了將來更加復雜、更智能化的設備可以加入到設備網中。 DeviceNet 采用了面向對象的技術 ， 對象模型為管理和實現(xiàn) DeviceNet 產品組件的屬性 (數據 ) , 服務 (方法或步驟 ) 和行為提供了一個模板。對象提供了由 4 個數字組成的尋址方案。它們分別是節(jié)點地址 (MAC ID) , 對象類標識符 , 實例編號和屬性編號。這四級地址與顯式報文連接相結合 , 將數據從 DeviceNet 網絡上的一點傳送到另一點。設備網面向對象的設計和編址方式使設備網可以在不改變基本 的協(xié)議和連接模型的基礎上無限制的擴展其能力。 DeviceNet 在應用層信息中還增加了對設備應用數據的描述 , 它通過定義標準的設備模型促進不同廠商設備之間的互操作性。設備描述主要包括設備的各種特定數據 ， 如設備類型、廠家、節(jié)點地址和通信速率等。屬于同一設備模型的所有設備都必須支持共同的標識和通訊狀態(tài)數據。 DeviceNet 采用了兩種通信機制 : 非連接消息管理模式和預定義主 / 從連接模式。前者充分體現(xiàn)了 DeviceNet 的開放性 ， 允許動態(tài)配置設備間的連接 ， 但對微處理器的計算能力提出了很高的要求。對于不需 要使用這一功能的設備 ， 則采用后者。預定義主 /從連接的連接標識符 , 簡化了主 / 從結構中 I/ O 和配置型數據的傳送。 CANOpen CANOpen 是基于 CAN 總線系統(tǒng)的網絡。它是由 CiA 特別興趣組使用 CAL 提供的通訊服務的一個子集進行開發(fā)的 ， CAL 已被 CiA 標準化。 CANOpen 甚至可以在具有低計算性能和存儲能力的設備中使用。 CANOpen 應用層和通信行規(guī) (CiA DS 301 和 CiADSP302) 既支持對設備參數的直接存取 ， 也支持對時間苛求的過程數據通信。在 CANOpen 網絡中附加預定義對等通訊能力 ， 所有的站點是對等的 ， 數據交換可以直接由站 (設備 ) 之間組織。 CANOpen 支持的傳輸速率為 20 kbps、 125 kbps、 500 kbps 和 1 Mbps 。 CANOpen 設備結構的大部分與其它總線系統(tǒng)相對應 ， 所以對應用程序開發(fā)者來講很容易使用。 對于面向網絡的通信對象 ， 標識符的地址分配是系統(tǒng)設計中的一個主要方 面。為了減少組態(tài)工作量 CANOpen 網絡定義了強制性的缺省標識符地址分配表。地址分配表包含一個功能部分和一個模塊 ID 部分。這些標識符在預操作狀態(tài)中是可用的 ， 通過動態(tài)的分配還可以修改它們。 SDS SDS (Smart Distributed System) 是由 Honeywell 公司開發(fā)的、基于 CAN 通信協(xié)議的、用于工廠自動化的控制系統(tǒng)。通過它 ， 傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場控制器及其它工業(yè)設備連接為一個整體。 SDS 協(xié)議結構適用于高速、實時的分布式控制。其特點如 下 ： (1) 設備簡捷有效地連接到主控制器 (King)； (2) 主控制器對所有節(jié)點進行全權控制 , 不支持沒有主 PLC 的節(jié)點之間的通信； (3) 系統(tǒng)中節(jié)點數最多為 125 個； (4) 僅支 持標準的 CAN 協(xié)議。 MSCAN12 模塊簡介 MSCAN12 是 Motorola(摩托羅拉 )可升級控制器局域網（ Motorola Scalable Controller Area Network,MSCAN）在 Freescale12 系列 MCU中的具體實現(xiàn)。這個模塊是一個實現(xiàn) 。 CAN 協(xié)議不僅用于汽車的數據總線，還可以應用于實時處理、汽車 EMI 環(huán)境中的可靠性操作等。圖 描述了 MSCAN12 模塊的框圖。 時 鐘選 擇預 分頻C S C A N 1 2 模 塊C A N時 鐘T q時 鐘接 收 / 發(fā) 送驅 動 器消 息 過 濾 和緩 沖低 通 濾 波配 置 寄 存 器控 制 和 狀 態(tài)晶 振 時 鐘總 線 時 鐘發(fā) 送 中 斷 請 求接 收 中 斷 請 求錯 誤 中 斷 請 求喚 醒 中 斷 請 求喚 醒C A N 接 收C A N 發(fā) 送 圖 MSCAN模塊框圖 MSCAN12 特性 MSCAN12 模塊符合 ；支持標準和擴展數據幀格式；數據長度為 0~8 個字節(jié)；最大可編程位速率為 1Mb/s；支持遠程幀；擁有 5 個FIFO 機制的接收緩沖區(qū)和 3 個具有局部優(yōu)先級的發(fā)送緩沖區(qū)；具有靈活的標識符驗收模式，可配置成 2 個 32 位過濾碼、 4 個 16 位過濾碼和 8 個 8 位過濾碼；內置低通濾波的遠程喚醒功能；可編程為方便調試的自環(huán)工作模式，也可編程僅作為 CAN 總線監(jiān)聽模式；具有隔離和中斷所有 CAN 發(fā)送和接收器錯誤狀態(tài)的能力；可編程 MSCAN 時鐘源，可以選擇總線時鐘或者晶振時鐘；內置時鐘模塊，用于設置接收和發(fā)送的時間戳；具有睡眠，掉電和 MSCAN 使能 3 種低功耗模式；可以全局初始化和配置寄存器。 外部引腳 MSCAN12 有 2 個外部引腳： 1 個輸入引腳（ RXCAN）和 1 個輸出引腳（ TXCAN）、 TXCAN 引腳代表了 CAN 上的邏輯電平： 0 為顯性電平； 1 為隱 性電平。 一個由 MSCAN12 模塊構成的典型 CAN 系統(tǒng)如圖 所示。 M C UC A N 節(jié) 點 1C A N 控 制 器（ M S C A N 1 2 )C A NT XC A NR X收 發(fā) 器C A N H C A N L1 2 0 Ω 1 2 0 ΩC A N H C A N LC A N HC A N 節(jié) 點 2 C A N 節(jié) 點 3 圖 由 MSCAN模塊構成的典型 CAN系統(tǒng) 報文存儲結構 MSCAN12 設置了復雜的報文存儲系統(tǒng)，它有三個發(fā)送緩沖區(qū)和兩級的接收隊列，可以不間斷地發(fā)送和接收報文，此外還設置了兩個 32 位的驗收過濾器，目的是減輕