【導讀】連鑄是把液態(tài)鋼用連鑄機澆鑄?切割直接得到鑄坯的工藝,他不僅是節(jié)。約能源,提高成材率的重要措施,并且實現(xiàn)了煉鋼澆鑄的連續(xù)化?自動化,減輕了勞。動強度,改善了環(huán)境,是煉鋼生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)?而結(jié)晶器是連鑄機的關鍵設備,為了。保證連鑄生產(chǎn)的順利進行,需要通過一個振動裝置使結(jié)晶器按一定的規(guī)律振動?本設計要著重研究的是結(jié)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,但。是由于CAN總線本身的獨特的設計思想?良好的功能特性?極高的可靠性和現(xiàn)場。抗干擾能力,其在工業(yè)控制領域也有廣泛的應用?

　　

【正文】 數(shù)據(jù)場 ,所以數(shù)據(jù)長度代碼的數(shù)值沒有意義 ? (3)錯誤幀 :兩個場組成 ,第一場由來自各站的錯 誤標志疊加 ,第二場為出錯界定符 ?報文傳輸過程中任何一個節(jié)點出錯 ,即于下一位開始發(fā)送出錯幀 ,通知發(fā)送端停止發(fā)送 ? 圖 CAN 報文錯誤幀 主動錯誤標志 :6 個連續(xù)顯性位 被動錯誤標志 :6 個隱性位 錯誤界定符 : 8 個隱性位 ?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(nèi)部原因 ,它需要延遲下一個數(shù)據(jù)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??然后開始發(fā)送其余 7 個隱性位 ? 2?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 ? 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(shù)據(jù)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(shù)據(jù) ?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 ,FF=0。第六位 RTR 遠程發(fā)送請求位表示幀的類型 ,RTR=0 表示數(shù)據(jù)幀 ,RTR=1 表示遠程幀 。DLC 表示在數(shù)據(jù)幀實際的數(shù)據(jù)長度 ? 字節(jié) 2?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(shù)據(jù)幀的實際數(shù)據(jù) ,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(shù)量 ? 標稱位時間 (Nominal Bit Time):標稱位速率的倒數(shù) ?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(nèi)要有一個跳變 沿 ? (2)傳播段 (PROG_SEG)用于補償網(wǎng)絡內(nèi)的物理延時時間 ?它是總線上輸入比較器延時和輸出驅(qū)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(shù)值范圍為 1~32 間的整數(shù) ,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(nèi) ? 在確定一個 CAN 總線的通信速率時 ,主要是根據(jù)上述參數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)幀一次最多只能傳送 8 字節(jié) ,它 只提供了非確認的數(shù)據(jù)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(jù)自己的意 圖并結(jié)合其優(yōu)勢紛紛推出基于 CAN 的總線產(chǎn)品 , 如 DeviceNet ( 設備網(wǎng) ) ,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(wǎng)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(wǎng)供貨商協(xié)會 )負責它的進一步發(fā)展 ?據(jù)世界著名的市場調(diào)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(jié)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(wǎng)絡運行速率 125kbps ( 500m) ?250kbps ( 250m) ?500kbps(100m) ,最多支持 64 個節(jié)點 ?DeviceNet 的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)幀傳送數(shù)據(jù) , 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(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)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(jīng)過分割形成 I/ O 報文片段時 , 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(wǎng)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(wǎng)中 ? DeviceNet 采用了面向?qū)ο蟮募夹g ,對象模型為管理和實現(xiàn) DeviceNet 產(chǎn)品組件的屬性 (數(shù)據(jù) ) , 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(shù)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(jié)合 , 將數(shù)據(jù)從 DeviceNet 網(wǎng)絡上的一點傳送到另一點 ?設備網(wǎng)面向?qū)ο蟮脑O計和編址方式使設 備網(wǎng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù) ,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(shù)據(jù) ? 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(jié)構(gòu)中 I/ O 和配置型數(shù)據(jù)的傳送 ? CANOpen CANOpen 是基于 CAN 總線系統(tǒng)的網(wǎng)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(shù)的直接存取 ,也支持對時間苛求的過程數(shù) 據(jù)通信 ?在 CANOpen 網(wǎng)絡中附加預定義對等通訊能力 ,所有的站點是對等的 ,數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)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(wǎng)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(wǎng)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(jié)構(gòu)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(quán)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(shù)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(wǎng) (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(shù)據(jù)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(qū) 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(shù)據(jù)幀格式 。數(shù)據(jù)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(nèi)置低通濾波的遠程喚醒功能 ?？删幊虨榉奖阏{(diào)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 ?？删幊?MSCAN時鐘源 ,可以選擇總線時鐘或者晶振時鐘 。內(nèi)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 ?？梢匀殖跏蓟团渲眉拇嫫?? 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(gòu)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 N