CAN是一種多主方式的串行通訊總線，與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。因此，CAN已經(jīng)在汽車、航空、工業(yè)控制、安全防護(hù)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

　　目前，在數(shù)控機(jī)床通訊方面，采用較多的是PROFIBUS,完全采用CAN總線通訊方式的目前還沒有。本系統(tǒng)采用32位ARM處理器，對CAN總線通信系統(tǒng)進(jìn)行了嘗試。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　1)六個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)各由一個(gè)下位機(jī)控制。上位機(jī)和下位機(jī)均以ARM9微控制器為核心，對其API接口進(jìn)行擴(kuò)展，通過CAN總線電路進(jìn)行通訊，組成全數(shù)字式的數(shù)控系統(tǒng);

　　2)上位機(jī)還包含了鍵盤輸入、LED顯示、LCD顯示與觸摸屏控制、RS23}串口和以太網(wǎng)接口以及USB接口等電路:

　　3)數(shù)控系統(tǒng)所必需的機(jī)床面板信號控制與顯示等各個(gè)結(jié)構(gòu)模塊電路包括指令觸發(fā)與開關(guān)量控制PLC, ADC與DAC等電路控制等)均通過CAN總線由上位機(jī)控制。

2 CAN控制器硬件結(jié)構(gòu)

　　CAN控制器硬件電路主要由ARM 9芯片微控制器S3C X410, CAN總線控制器MCP2515,CAN總線收發(fā)器MCP2551、高速光藕6N 137和5V電源隔離模塊HDN 1-555等組成。

　　MCU通過SP胺口與MCP25巧進(jìn)行通信。通過使用標(biāo)準(zhǔn)SP讀寫命令對寄存器進(jìn)行讀寫操作。SPI系統(tǒng)使用四個(gè)I/O引腳，它們是主機(jī)輸入從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MCSI串行時(shí)鐘9CK和低有效的選擇線器本系統(tǒng)采用的S3C241 D微處理器包括兩路SPI每一路分別有兩個(gè)8位轉(zhuǎn)移寄存器，用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

　　MCP25l 5是一款獨(dú)立的CAN控制器，支持CAN 20B技術(shù)規(guī)范中所定義的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀、擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀及遠(yuǎn)程幀標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展)，有三個(gè)發(fā)送緩沖器和兩個(gè)接收緩沖器，支持(0,0)和(1,1) SPI模式。MCP2515內(nèi)部提供了六個(gè)幀過濾寄存器和兩個(gè)屏蔽寄存器，對于幀Id的過濾最長可達(dá)29位。在本設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置一個(gè)獨(dú)有接收濾波條件，同時(shí)設(shè)置若干種公共接收濾波條件。這使得MCP2515在應(yīng)用于六軸數(shù)控機(jī)床中，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種信息的發(fā)送方式。

　　MCP2551是一個(gè)可容錯(cuò)的高速CAN收發(fā)器，為CAN協(xié)議控制器提供差分收發(fā)能力。

3 CAN總線接口軟件設(shè)計(jì)

　　CAN總線軟件接口為應(yīng)用層訪問CAN控制器MCP2515提供了一個(gè)便捷的侄道，該通道屏蔽了CAN控制器工作的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，使得應(yīng)用層面向通信是透明的。

　　驅(qū)動(dòng)程序是應(yīng)用程序與硬件之間的一個(gè)中間軟件層。它使某個(gè)特定的硬件響應(yīng)一個(gè)定義良好的內(nèi)部編程接口，同時(shí)完全隱蔽了設(shè)備的工作細(xì)節(jié)二用戶通過一組標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)用來完成相關(guān)操作，這些標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)用和具體設(shè)備驅(qū)動(dòng)無關(guān)，而驅(qū)動(dòng)程序的任務(wù)就是把這些調(diào)用映射到具體設(shè)備對于實(shí)際硬件的特定操作上團(tuán)。

　　總線報(bào)文通過中斷進(jìn)行接收，此中斷在接收緩沖器滿時(shí)被觸發(fā)。報(bào)文傳送至某一接收緩沖器，與該接收緩沖器對應(yīng)的中斷標(biāo)志寄存器的RXNIF位將置1。一旦緩沖器中的報(bào)文處理完畢，MCU就必須將該位清除以接收下一條報(bào)文。該控制位提供的鎖定功能確保在MUC尚未處理完上一條報(bào)文前，MCP2515不會將新的報(bào)文載入接收緩沖器。在程序中通過使能CAN 1TTC寄存器中的RXXIE位，來使能接收中斷，提高了系統(tǒng)工作效率。

　　驅(qū)動(dòng)程序的接口主要分為三部分:

　　(1)與內(nèi)核通信的接口。

　　內(nèi)核通過主設(shè)備號將設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和設(shè)備文件相連，而構(gòu)成驅(qū)動(dòng)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是Cle_operaLions內(nèi)核就是通過這個(gè)結(jié)構(gòu)來訪問驅(qū)動(dòng)程序的。它包含指向驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)部大多數(shù)函數(shù)指針，它的每一個(gè)成員名稱對應(yīng)著一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。

　　(2)與系統(tǒng)啟動(dòng)代碼的接口，完感沙寸設(shè)備的初始化。

　　在Linux初始化或驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)加載的時(shí)候要調(diào)用初始化函數(shù)，它包括以下內(nèi)容:

　　①初始化設(shè)備相關(guān)的參數(shù):

　　②注冊設(shè)備;

　　③中斷注冊。

　　(3)與設(shè)備的接口，完成對設(shè)備的讀寫等操作。

　　外部數(shù)據(jù)和命令通過5I腳傳送到器件中，且數(shù)據(jù)在SCK時(shí)鐘信號的上升沿傳送進(jìn)去。MCP257 5在SCK的下降沿通過510引腳將數(shù)據(jù)傳送出去。

4 結(jié)語

　　本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)將鍵盤、觸摸屏等設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)利用CAN總線有選擇性的對下位機(jī)進(jìn)行傳輸，系統(tǒng)中各MCU間及MCU與PLC間可相互通訊。實(shí)際運(yùn)行證明了該系統(tǒng)能夠較好完成六軸聯(lián)動(dòng)通信系統(tǒng)的要求。由于選擇了總線控制，系統(tǒng)得以數(shù)字化，使系統(tǒng)可靠性得到大大提高，同時(shí)簡化方案節(jié)約了成本。由于CAN總線具有高傳輸速率及高可靠性，在數(shù)控機(jī)床上必將有著廣闊的前景。