CAN总线通信技术在洗煤厂皮带综合保护中的应用

李洋曲阜师范大学工学院



CAN总线通信技术在洗煤厂皮带综合保护中的应用

李洋
曲阜师范大学工学院

摘要：控制器局域网（CAN）与其他网络的不同之处在于，它是供微控制器使用的网络，用于高噪声环境下本地微控制器之间的通信。煤矿洗煤厂中由于使用的设备功率大且比较密集，属于强噪声工作环境，因而在设计控制系统时采用CAN总线通信技术具有很大的优势。文章主要介绍了使用具有CAN通信控制模块的PICl8F248微处理器实现节点间通信的方法；给出了在洗煤厂皮带综合保护控制装置中的应用方案。本系统具有硬件设计简单、可靠性高等特点，具有较强的应用参考价值。

关键字：皮带综合保护 CAN控制模块 PICl8F248

1　引言

CAN（Controller Area Network）控制器局域网，主要应用在微控制器之间需要彼此通信的场合。设计以PICl8F248单片机（内部集成CAN模块）为主的控制器，以PCA82C250实现与外部CAN总线的物理连接，形成一个CAN通信节点，并将此应用到洗煤厂皮带综合保护控制系统中，取得了较好的控制效果。

使用内嵌CAN控制器的PICl8F248单片机构建CAN通信网络节点时，硬件设计简单，软件编制也容易许多，系统的抗电磁干扰能力大大增强，软硬件设计也大大简化，降低了成本。

PICl8F248内嵌的CAN模块主要有如下特点：

1）能够支持CAN2．OA、o气N2，oB协议规范；

2）数据信息支持标准帧和扩展帧；

3）3个传送信息缓冲器，2个接收信息缓冲器，6个有优先级的接收过滤器。

2　应用系统中CAN通信部分的硬件电路设计

系统中CAN通信部分的硬件构成部分主要由PICl8F248、PCA82C250、6N137器件构成，三个器件构成一个CAN总线通信节点，其中PICl8F248主要负责数据信息的收集、组织、发送和接收，保证节点之间的通信正常畅通；光电耦合器6N137实现外接总线和控制系统之间的完全电隔离，提高系统的抗电磁干扰能力。

3　CAN通信系统的软件设计流程

系统中CAN节点通信部分的软件设计主要就是初始化子程序、数据发送子程序、数据接收子程序。程序初始化部分包含CAN模块工作方式配置、设置屏蔽寄存器与接收滤波器、设置波特率参数、设置发送优先级和设置中断允许寄存器等。数据发送程序是由CAN控制器据总线协议自动完成的。其工作过程是先将发送缓冲器控制寄存器清零，然后将要发送的数据装载到发送缓冲器中，在命令寄存器中将“发送请求标识位”激活，当检测到总线可用时，器件自动开始发送数据。数据接收程序也是由CAN控制器自动完成的，采用中断方式接收数据。每当接收到一条信息时，该信息就会通过接收过滤器过滤，满足条件的信息才送到接收缓冲器（RxBn）中，置位相应的接收中断标志位（RXB n IF）并产生中断；在接收数据中断服务程序中，直接从接收缓冲器中将内容取出并进行相应的处理即可。

4　皮带综合安全保护问题分析

皮带综合保护有如下部分构成：主、副滚筒转速，皮带打滑、撕裂、跑偏、堆物、拉绳急停开关及其信息的综合分析。主副滚筒转速数据和打滑传感器（安装在皮带上通过与皮带摩擦而转动的测速装置）输出的数据用于判断皮带运转是否正常，当主副滚筒转速在正常范围内，而打滑传感器输出不正常，可以判断出皮带打滑；撕裂、跑偏、堆物传感器在出现故障时都是输出开关量信号。本系统中数据长度设置为8个字节，第一字节表示皮带序号；主滚筒、副滚筒、皮带打滑传感器转速分别使用一个字节；撕裂、跑偏、堆物、拉绳急停占用四个字节，每一个传感器节点占用一位，传感器动作则相应位置1，这四个字节中空余的位和字节用来扩展测量点用。当任意一个节点上出现异常系统就向CAN总线上发送数据，每次发送8个字节的数据。当正常运行时每间隔1s也向CAN总线上发送8个字节的数据。

5　CAN通信配置程序

PICl8f248的CAN通信主要就是CAN模块的配置，将CAN模块的各个寄存器配置好后，需要发送数据时将发送缓冲器装载好数据后，就可以直接请求发送；接收采用中断方式接收数据，当PIR3bits．RXBOIF（注：此处使用接收缓冲器0）为1时表示缓冲器0接收到信息，由此引起中断。以下是系统中CAN通信部分初始化子程序。voidinitcan（）｛TRjsB=（TRJSBIOx08）&Oxfb；∥设置RB3为输入RB2为输出／术以下是设置波特率为125kb（Fosc=4MHz）、同步时间段、传输时间段、相位缓冲时间段数值丰／CANCON=0x80：w“le（cANs仉坷&0x80==0）｛；｝ ∥等待进入

CAN配置模式

BRGCON1=0XOA：

BRGCON2=OX90：

BRGCON3=0X42：

／以下设置发送邮箱0标识符和发送数据格式／

TxBOCON=0x03： ／／设置发送优先级为最高级

（TXPIU=11）

T）（BOSIDH=OxFF： ／／设置发送缓冲器0的

采用标准标识符

TXBOSIDL=0XEO：

TXBODLC=0x08：／／数据长度为8个字节

／木采集的现场数据装载到8发送缓冲器中木／

TXBODO=tempdatal；TXBODl=tempdata2；TXBO

D2=tempdata3；

TXBOD3=tempdata4；TXBOD4=tempdata5；TXB0

D5=teInpdata6；

TXBOD6=tempdata7；TXBOD72tempdata8；

／牢以下是接收邮箱0的标识符配置和初始化接收

缓冲器数据术木木／

RXBOSIDH=0XFF： ／／接收标准标识符高字节

RXB0sIDL=0xE0：／／对接收标准标识符低字节

RXBOCOIN=Ox20： ／／RXB0采用过滤器0并仅

接收标准标识符的有效信息位

RxBODLC=0x08： ∥接收缓冲器O的数据区长

度8位

RXBOD0=0X00；RXBOD1=0XOO；RXBOD2=OXOO；

RXBOD3=0X00；RXBOD4=0X00；RXBOD5=0X00；

RXBOD6=OX00；RXBOD7=OXOO；

∥术接收过滤器O和接收屏蔽器的配置木／／

RXFOSIDH=0xFF： ／／接收过滤器O标准标识符

高字节

RXFOSIDL=0XE0：

低字节

RXMOSIDH=0X00：

高字节

RXMOSIDL=0XOO：

低字节

／／接收过滤器0标准标识符

／／接收屏蔽字O标准标识符

∥接收屏蔽字0标准标识符

CIOCON=0x30；／／cAN模块I／O控制寄存器，

配置为隐性时cANTx引脚驱动到VDD：使能cAN捕捉

／／术配置CAN模块中断木∥

PIR3=0x00：／／将所有中断标志清除

PIE3=0x01： ／／使能接收缓冲器0的接收中断

IPR3=Ox01： ∥接收缓冲器0的接收中断为最高

优先级

｝

／／术设置CAN进入正常操作模式术／／

CANCON=OX00；∥=0X00，正常操作模式

while（CANSTAT&0xEO！=0）｛；）

6　结束语

内嵌CAN总线控制模块的单片机PICl8F248组成的系统，在开发CAN总线通信时具有硬件结构简单、编程容易、系统抗电磁干扰能力强等优点，在未来的工程应用中越来越受到重视。文章从硬件构成和软件编程两方面对PICl8F248内嵌的CAN模块的使用进行了详细的介绍；并将此应用到洗煤厂皮带综合保护应用系统中，取得了良好的通信效果，对CAN总线系统开发有一定的实际参考价值。

参考文献

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