精品视频一区二区观看,欧美一区二区视频三区,日韩一区二区三区不卡,欧美中文综合在线视频,欧美综合网亚洲综合网

引言
CAN總線是一種現(xiàn)場總線，由BOSCH公司于1986年正式推岀。CAN總線最早應(yīng)用于汽車上，憑借著快速、可靠、高效的特點(diǎn)，CAN總線的應(yīng)用很快便拓展到過程控制、工業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械、軌道交通、船舶等領(lǐng)域叫并在相應(yīng)領(lǐng)域誕生了各具特色的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
相較于傳統(tǒng)的RS485串口通信，CAN有著如下顯著特征：
•多主通信，非破壞性仲裁；
•速率高達(dá)1Mbps,實(shí)時性好；
•錯誤處理和檢錯機(jī)制可靠；
•短幀結(jié)構(gòu)（單個報(bào)文可攜帶8字節(jié)數(shù)據(jù)），可實(shí)施復(fù)雜的數(shù)據(jù)加密策略；
•嚴(yán)重錯誤情況下，故障節(jié)點(diǎn)自動關(guān)閉，不影響其他節(jié)點(diǎn)通信。
CAN是一種開放性的現(xiàn)場總線，其本身只定義了數(shù)據(jù)鏈路層和部分物理層內(nèi)容，允許用戶更大程度的去開發(fā)或定義自己的通信應(yīng)用。筆者通過深入了解稱重行業(yè)的實(shí)際需求及國內(nèi)外的發(fā)展動向，開發(fā)了一款集成了CANopen協(xié)議和自定義CAN協(xié)議（以下簡稱KLink協(xié)議）的稱重儀表，其中CANopen協(xié)議用于連接儀表和PC（或PLC等），其協(xié)議棧完全符合CiADS301規(guī)范；而KLink協(xié)議則用于連接儀表和數(shù)字傳感器，缺省狀態(tài)下，該協(xié)議運(yùn)行于125kbps波特率，可連接多達(dá)16個的傳感器，通信距離達(dá)200米。
1國內(nèi)外稱重行業(yè)CAN總線應(yīng)用情況
CAN是當(dāng)前唯一入選ISO標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線図,在國內(nèi)外眾多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在稱重行業(yè)，國外有很多廠家或組織對其展開了研究，并將其應(yīng)用到相關(guān)稱重產(chǎn)品中去,其中較為知名的是CiA（CANinAutomation）協(xié)會發(fā)布的CiADSP459、CiADSP461設(shè)備描述文件。
CiA這兩份有關(guān)稱重系統(tǒng)的CANopen設(shè)備描述文件，對于建立統(tǒng)一的稱重設(shè)備通信接口，實(shí)現(xiàn)不同廠家CANopen設(shè)備的互聯(lián)互通有著重要意義。這兩份協(xié)議中，CiADSP459定義了車載稱重設(shè)備的CANopen應(yīng)用，其中包含了一般要求、通信參數(shù)規(guī)范、應(yīng)用參數(shù)規(guī)范等內(nèi)容，主要用于卡車、非道路車輛，如叉車、垃圾收運(yùn)車；而CiADSP461則定義了常規(guī)稱重設(shè)備的CANopen應(yīng)用,其中包含數(shù)據(jù)加密、儀表及傳感器設(shè)備描述文件等，主要用于衡器，如貿(mào)易用稱重設(shè)備。
但在國內(nèi)，由于技術(shù)引入較晚，且相對集中于車輛、工業(yè)機(jī)械等行業(yè)，CAN總線并不為稱重行業(yè)所熟悉，相應(yīng)的CAN總線稱重儀表也并不多見。
2CAN接口電路設(shè)計(jì)
儀表的CAN接口電路起著連接CAN總線網(wǎng)絡(luò)和CAN控制器的作用，它是實(shí)現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)收發(fā)的關(guān)鍵。
本設(shè)計(jì)中CAN收發(fā)器采用TI公司的SN65HVD25lo該收發(fā)器符合ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn)，能以高達(dá)1Mbps的速率實(shí)現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)的差分發(fā)送和接收。SN65HVD251收發(fā)器有8個引腳，如圖1所示，其中D連接到CAN控制器的TX引腳、R連接到CAN控制器的RX引腳、Rs用于設(shè)定收發(fā)器工作模式（斜率、高速）。

為減少信號跳變沿的諧波成分，收發(fā)器的RS引腳通過10KH電阻接地，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)器的斜率控制。
由于稱重儀表使用環(huán)境的多樣性，在設(shè)計(jì)CAN接口電路時，要特別注意接口的浪涌保護(hù)。本設(shè)計(jì)中采用了由氣體放電管、TVS、熱敏電阻等組成的二級浪涌保護(hù)電路如圖2所示。在后期的試驗(yàn)中，該電路通過了8KV的靜電放電實(shí)驗(yàn)以及3KV的雷擊浪涌實(shí)驗(yàn)，這表明該電路能對CAN接口提供有效保護(hù)。
此外，若傳輸距離較遠(yuǎn)，CAN接口電路還應(yīng)采用相關(guān)隔離保護(hù)手段。
CAN接口電路中的浪涌保護(hù)和信號隔離電路，會對波形質(zhì)量或傳輸延時有所影響，設(shè)計(jì)時應(yīng)選擇結(jié)電容小的浪涌保護(hù)器件、傳輸延時小的隔離器件。

3CANopen協(xié)議設(shè)計(jì)
在本設(shè)計(jì)中，CANopen協(xié)議是儀表同PC或PLC等上位機(jī)進(jìn)行通信的協(xié)議。該協(xié)議的設(shè)計(jì)完全符合CiADS301規(guī)范，支持基于LSS服務(wù)的節(jié)點(diǎn)號或波特率更改。
在實(shí)際的工控或車載使用中，CANopen稱重儀表往往作為從站運(yùn)行，故本設(shè)計(jì)中將儀表設(shè)計(jì)為CANopen從站。作為CANopen從站的儀表，其狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)如圖3所示完全受控于主站的NMT指令。

CANopen協(xié)議有多種通信對象叫如NMT、SDO、PDO、EMCY等，對應(yīng)不同的NMT狀態(tài)，從站可提供的通信對象是不同的（見圖3中各狀態(tài)框）。在確定采用何種通信對象時，必須綜合分析所要傳輸信息的性質(zhì)及通信需求。在本儀表的設(shè)計(jì)中，稱重儀表的重量信息（皮重、毛重、凈重等）作為過程數(shù)據(jù)，以PDO的形式進(jìn)行通信;而其他配置信息或功能設(shè)定信息，則采用需確認(rèn)的SDO進(jìn)行通信。其中，PDO采用發(fā)送類型為255的異步發(fā)送，以TPDO1為例，其通信參數(shù)如表I所示。

CANopen協(xié)議棧的核心是對象字典，應(yīng)用程序和CANopen協(xié)議棧以此為中心進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。對象字典的設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循CiADS301及CiADS306協(xié)議。根據(jù)稱重儀表數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際需求，在可使用的范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)將對象字典索引區(qū)間進(jìn)行了劃分如表2所示。

4KLink應(yīng)用協(xié)議設(shè)計(jì)
KLink協(xié)議是儀表和傳感器間的CAN通信協(xié)議。KLink協(xié)議采用主從結(jié)構(gòu)，其中儀表作為通信主站，負(fù)責(zé)發(fā)起通信并監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)；而傳感器則作為通信從站，不主動發(fā)起任何通信，僅響應(yīng)主站的請求。
儀表和傳感器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要有重量信息和各種配置、標(biāo)定、狀態(tài)信息，它們有著如下特點(diǎn)：
a）    重量信息需要持續(xù)傳送，要求具備最高的傳輸優(yōu)先級；
b）    配置、標(biāo)定、狀態(tài)信息只在特定條件下才會訪問，且需要回應(yīng)；
c）    配置、標(biāo)定、狀態(tài)信息與具體傳感器息息相關(guān)；
d）    信息需要加密傳輸；
e）    信息傳輸要求高的實(shí)時性。
結(jié)合上述信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，KLink協(xié)議采用了兩種通信模型：點(diǎn)對點(diǎn)通信（如圖4所示）、廣播通信（如圖5所示）。設(shè)計(jì)通信協(xié)議的時候，根據(jù)通信對象的屬性，如讀寫、存儲、加密、校驗(yàn)等,為每種通信對象指定了具體的通信模型和通信服務(wù)。對于需頻繁傳輸?shù)闹亓繑?shù)據(jù)，應(yīng)支持主從廣播通信；同時，為方便特定條件下的使用，也應(yīng)支持主從點(diǎn)對點(diǎn)通信。
 

試驗(yàn)表明，在連接16個傳感器，波特率設(shè)定為125kbps的情況下，KLink協(xié)議可實(shí)現(xiàn)對重量數(shù)據(jù)57Hz的高速讀取。該讀取頻率與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、波特率相關(guān)，在傳感器數(shù)量減少或波特率提高的情況下，讀取速度還會有更大提升。
5總結(jié)
結(jié)合CAN總線的一系列特點(diǎn)，筆者全新開發(fā)了一款CAN總線稱重儀表，并在仔細(xì)分析稱重儀表數(shù)據(jù)傳輸需求的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了其通信協(xié)議。相較于傳統(tǒng)RS485接口的儀表，該儀表在速度、加密傳輸?shù)确矫娑硷@示了其顯著優(yōu)勢。
目前，前述研發(fā)成果已應(yīng)用在多款帶CAN接口的物聯(lián)網(wǎng)及工控儀表中，如D39-W-CAN如圖6所示、KL3101-D2+C、KL3101-D2+C（CANopen）o憑借優(yōu)異的防作弊性能和高可靠性，該系列儀表在市場上已得到眾多終端用戶的青睞。
CAN總線在極度重視安全性、可靠性的汽車行業(yè)應(yīng)用多年，并在工控等領(lǐng)域得以持續(xù)發(fā)展。

文章來源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，侵刪