CAN總線通信技術在洗煤廠皮帶綜合保護中的應用

李洋曲阜師范大學工學院

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CAN總線通信技術在洗煤廠皮帶綜合保護中的應用

李洋
曲阜師范大學工學院

摘要：控制器局域網（CAN）與其他網絡的不同之處在于，它是供微控制器使用的網絡，用于高噪聲環境下本地微控制器之間的通信。煤礦洗煤廠中由于使用的設備功率大且比較密集，屬于強噪聲工作環境，因而在設計控制系統時采用CAN總線通信技術具有很大的優勢。文章主要介紹了使用具有CAN通信控制模塊的PICl8F248微處理器實現節點間通信的方法；給出了在洗煤廠皮帶綜合保護控制裝置中的應用方案。本系統具有硬件設計簡單、可靠性高等特點，具有較強的應用參考價值。

關鍵字：皮帶綜合保護 CAN控制模塊 PICl8F248

1　引言

CAN（Controller Area Network）控制器局域網，主要應用在微控制器之間需要彼此通信的場合。設計以PICl8F248單片機（內部集成CAN模塊）為主的控制器，以PCA82C250實現與外部CAN總線的物理連接，形成一個CAN通信節點，并將此應用到洗煤廠皮帶綜合保護控制系統中，取得了較好的控制效果。

使用內嵌CAN控制器的PICl8F248單片機構建CAN通信網絡節點時，硬件設計簡單，軟件編制也容易許多，系統的抗電磁干擾能力大大增強，軟硬件設計也大大簡化，降低了成本。

PICl8F248內嵌的CAN模塊主要有如下特點：

1）能夠支持CAN2．OA、o氣N2，oB協議規范；

2）數據信息支持標準幀和擴展幀；

3）3個傳送信息緩沖器，2個接收信息緩沖器，6個有優先級的接收過濾器。

2　應用系統中CAN通信部分的硬件電路設計

系統中CAN通信部分的硬件構成部分主要由PICl8F248、PCA82C250、6N137器件構成，三個器件構成一個CAN總線通信節點，其中PICl8F248主要負責數據信息的收集、組織、發送和接收，保證節點之間的通信正常暢通；光電耦合器6N137實現外接總線和控制系統之間的完全電隔離，提高系統的抗電磁干擾能力。

3　CAN通信系統的軟件設計流程

系統中CAN節點通信部分的軟件設計主要就是初始化子程序、數據發送子程序、數據接收子程序。程序初始化部分包含CAN模塊工作方式配置、設置屏蔽寄存器與接收濾波器、設置波特率參數、設置發送優先級和設置中斷允許寄存器等。數據發送程序是由CAN控制器據總線協議自動完成的。其工作過程是先將發送緩沖器控制寄存器清零，然后將要發送的數據裝載到發送緩沖器中，在命令寄存器中將“發送請求標識位”激活，當檢測到總線可用時，器件自動開始發送數據。數據接收程序也是由CAN控制器自動完成的，采用中斷方式接收數據。每當接收到一條信息時，該信息就會通過接收過濾器過濾，滿足條件的信息才送到接收緩沖器（RxBn）中，置位相應的接收中斷標志位（RXB n IF）并產生中斷；在接收數據中斷服務程序中，直接從接收緩沖器中將內容取出并進行相應的處理即可。

4　皮帶綜合安全保護問題分析

皮帶綜合保護有如下部分構成：主、副滾筒轉速，皮帶打滑、撕裂、跑偏、堆物、拉繩急停開關及其信息的綜合分析。主副滾筒轉速數據和打滑傳感器（安裝在皮帶上通過與皮帶摩擦而轉動的測速裝置）輸出的數據用于判斷皮帶運轉是否正常，當主副滾筒轉速在正常范圍內，而打滑傳感器輸出不正常，可以判斷出皮帶打滑；撕裂、跑偏、堆物傳感器在出現故障時都是輸出開關量信號。本系統中數據長度設置為8個字節，第一字節表示皮帶序號；主滾筒、副滾筒、皮帶打滑傳感器轉速分別使用一個字節；撕裂、跑偏、堆物、拉繩急停占用四個字節，每一個傳感器節點占用一位，傳感器動作則相應位置1，這四個字節中空余的位和字節用來擴展測量點用。當任意一個節點上出現異常系統就向CAN總線上發送數據，每次發送8個字節的數據。當正常運行時每間隔1s也向CAN總線上發送8個字節的數據。

5　CAN通信配置程序

PICl8f248的CAN通信主要就是CAN模塊的配置，將CAN模塊的各個寄存器配置好后，需要發送數據時將發送緩沖器裝載好數據后，就可以直接請求發送；接收采用中斷方式接收數據，當PIR3bits．RXBOIF（注：此處使用接收緩沖器0）為1時表示緩沖器0接收到信息，由此引起中斷。以下是系統中CAN通信部分初始化子程序。voidinitcan（）｛TRjsB=（TRJSBIOx08）&Oxfb；∥設置RB3為輸入RB2為輸出／術以下是設置波特率為125kb（Fosc=4MHz）、同步時間段、傳輸時間段、相位緩沖時間段數值豐／CANCON=0x80：w“le（cANs仉坷&0x80==0）｛；｝ ∥等待進入

CAN配置模式

BRGCON1=0XOA：

BRGCON2=OX90：

BRGCON3=0X42：

／以下設置發送郵箱0標識符和發送數據格式／

TxBOCON=0x03： ／／設置發送優先級為最高級

（TXPIU=11）

T）（BOSIDH=OxFF： ／／設置發送緩沖器0的

采用標準標識符

TXBOSIDL=0XEO：

TXBODLC=0x08：／／數據長度為8個字節

／木采集的現場數據裝載到8發送緩沖器中木／

TXBODO=tempdatal；TXBODl=tempdata2；TXBO

D2=tempdata3；

TXBOD3=tempdata4；TXBOD4=tempdata5；TXB0

D5=teInpdata6；

TXBOD6=tempdata7；TXBOD72tempdata8；

／牢以下是接收郵箱0的標識符配置和初始化接收

緩沖器數據術木木／

RXBOSIDH=0XFF： ／／接收標準標識符高字節

RXB0sIDL=0xE0：／／對接收標準標識符低字節

RXBOCOIN=Ox20： ／／RXB0采用過濾器0并僅

接收標準標識符的有效信息位

RxBODLC=0x08： ∥接收緩沖器O的數據區長

度8位

RXBOD0=0X00；RXBOD1=0XOO；RXBOD2=OXOO；

RXBOD3=0X00；RXBOD4=0X00；RXBOD5=0X00；

RXBOD6=OX00；RXBOD7=OXOO；

∥術接收過濾器O和接收屏蔽器的配置木／／

RXFOSIDH=0xFF： ／／接收過濾器O標準標識符

高字節

RXFOSIDL=0XE0：

低字節

RXMOSIDH=0X00：

高字節

RXMOSIDL=0XOO：

低字節

／／接收過濾器0標準標識符

／／接收屏蔽字O標準標識符

∥接收屏蔽字0標準標識符

CIOCON=0x30；／／cAN模塊I／O控制寄存器，

配置為隱性時cANTx引腳驅動到VDD：使能cAN捕捉

／／術配置CAN模塊中斷木∥

PIR3=0x00：／／將所有中斷標志清除

PIE3=0x01： ／／使能接收緩沖器0的接收中斷

IPR3=Ox01： ∥接收緩沖器0的接收中斷為最高

優先級

｝

／／術設置CAN進入正常操作模式術／／

CANCON=OX00；∥=0X00，正常操作模式

while（CANSTAT&0xEO！=0）｛；）

6　結束語

內嵌CAN總線控制模塊的單片機PICl8F248組成的系統，在開發CAN總線通信時具有硬件結構簡單、編程容易、系統抗電磁干擾能力強等優點，在未來的工程應用中越來越受到重視。文章從硬件構成和軟件編程兩方面對PICl8F248內嵌的CAN模塊的使用進行了詳細的介紹；并將此應用到洗煤廠皮帶綜合保護應用系統中，取得了良好的通信效果，對CAN總線系統開發有一定的實際參考價值。

參考文獻

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