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CAN总线在气动管道传输系统中的应用

作　者: 许圣耀
导　师: 段玉波
学　校: 东北石油大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: CAN总线气动管道传输系统 Keil C51 Visual C++ 动态优先级晋升
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

气动管道传输系统以压缩的空气为动力,传输瓶通过转换器在工作站之间的任意管道被自由传送接收。气动管道传输系统具有传输速度快、安全高效等特点,在实际运用中能够减少人工操作、降低人力成本等优点,具有极强的稳定性和可靠性。本文以气动管道传输系统为背景展开研究,模拟CAN总线在整个控制系统的运用。整个气动管道传输控制系统由上位机(PC机)、周立功公司生产的PIC9820ICAN卡和工作站、转换器、空压机等组成的节点构成;整个控制系统以CAN总线为依托,所有指令传输都是在CAN总线上进行。文中详细地对CAN协议进行了深入解析,硬件上采用Philips公司生产的高性能、低功耗的P89V51RD2单片机为主控制芯片,实现了CAN总线的接口函数。并在此基础上设计完成了IIC通讯、串口通讯以及RA8835液晶显示等函数,以达到实现基本模拟效果。针对气动管道传输系统的需要,本文设计实现了电源电压、工位旋转控制、数据采集、串口通讯、人机交互等硬件电路。在Keil C51的环境下,采用模块化方法,设计完成了以下功能模块: CAN总线通讯模块、IIC通讯模块、LCD显示模块、键盘扫描模块、串口通讯等模块。在主程序当中对各个功能模块进行合理调度,实现系统基本要求。在上位机上通过Visual C++编程,实现了对所有CAN节点的数据监控、报警及记录等功能。同时针对CAN数据帧的静态优先级分配算法无法在数据传输过程动态的改变优先级、导致在带宽有限的情况下低优先级难以发送甚至无法发送的问题,在前人研究基础上就软实时型数据提出一种动态优先级晋升算法,从而有效减轻网络负载,提高网络利用率。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 引言  9
  1.2 气动物流传输系统的发展史  9-10
  1.3 现场总线介绍  10-11
  1.4 国内外研究状态及本文主要研究内容  11-12
  1.5 本章小结  12-13
第二章 CAN 总线介绍  13-24
  2.1 CAN 总线发展史  13-14
  2.2 CAN 总线介绍  14-20
    2.2.1 CAN 协议通信模型介绍  14-16
    2.2.2 CAN 总线位编码/译码原则  16
    2.2.3 CAN 总线介质访问控制方式  16-17
    2.2.4 CAN 总线数据帧结构  17
    2.2.5 CAN 总线报文验收滤波  17-20
  2.3 CAN 总线与其他总线比较  20-23
    2.3.1 CAN 总线特点  20-21
    2.3.2 几种其他总线介绍  21-22
    2.3.4 CAN 总线与其他总线比较  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章基于CAN 总线的气动管道传输系统的硬件设计  24-36
  3.1 气动管道传输系统总体功能分析  24
  3.2 硬件电路总体设计思想  24-25
  3.3 P89V51RD2 单片机  25
  3.4 电源模块电路  25-26
  3.5 CAN 总线接口电路  26-30
    3.5.1 CAN 控制器SJA1000 介绍  27-28
    3.5.2 CAN 总线驱动器PCA82C250 介绍  28-30
  3.6 工位旋转控制电路  30-32
  3.7 数据采集电路  32
  3.8 串口通讯电路  32-33
  3.9 人机交互电路  33-35
  3.10 本章小结  35-36
第四章基于CAN 总线的气动管道传输系统的软件设计  36-46
  4.1 节点功能分析  36-37
  4.2 CAN 通讯  37-41
    4.2.1 CAN 节点初始化  38-39
    4.2.2 CAN 节点数据发送  39-41
  4.3 IIC 通讯  41-42
  4.4 液晶显示  42-44
  4.5 串口通讯  44-45
  4.6 本章小结  45-46
第五章 CAN 数据帧实时性改进研究  46-55
  5.1 CAN 数据帧实时性改进研究对象  46
  5.2 CAN 数据帧实时性不足的原因  46-47
  5.3 CAN 数据帧实时性改进探索  47-51
    5.3.1 通信系统触发方式比较  47-48
    5.3.2 现阶段CAN 数据帧实时性研究进度  48
    5.3.3 静态优先级调度算法介绍  48-49
    5.3.4 动态优先级调度算法介绍  49-51
  5.4 CAN 数据帧实时性改进方案  51-54
    5.4.1 CAN 数据帧实时性改进方案的提出  51-52
    5.4.2 CAN 数据帧实时性改进方案的分析  52-53
    5.4.3 CAN 数据帧实时性改进方案的实现  53-54
  5.5 本章小结  54-55
第六章上位机软件设计  55-61
  6.1 监控软件的总体设计  55
  6.2 周立功CAN 卡通讯  55-58
    6.2.1 CAN 卡通讯流程图  55-56
    6.2.2 CAN 通讯接口函数  56-58
  6.3 CAN 通讯数据的读写实现  58-59
  6.4 上位机主界面  59-60
  6.5 本章小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-66
发表文章目录  66-67
附录通讯相关代码  67-73
  CAN 通讯发送接收数据部分代码  67-68
  IIC 初始化及数据传输部分代码  68-73
致谢  73-74
详细摘要  74-84

CAN总线在气动管道传输系统中的应用

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