摘　要：以液壓綜合試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)中各參量的檢測(cè)與控制為 例介紹CAN總線在機(jī)電一體化中的應(yīng)用。文中介紹了CAN接口電路設(shè)計(jì)、SJA1000 CAN控制器 的初始化流程和液壓綜合試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：CAN總線；液壓；SJA1000 0、引言 在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)的控制主要采用機(jī)械手段。而采用傳統(tǒng)的 機(jī)械方法控制液壓系統(tǒng)，使得整個(gè)系統(tǒng)的體積增大，同時(shí)增加系統(tǒng)復(fù)雜度和維護(hù)難度。隨著 計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及人工智能等技術(shù)的發(fā)展，使越來(lái)越復(fù)雜的液壓控制系統(tǒng)有良好 的發(fā)展前景?；谝陨咸攸c(diǎn)，該試驗(yàn)臺(tái)采用CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，用于液壓軟管脈沖 壓力試驗(yàn)，對(duì)被試件施加脈沖壓力以測(cè)試軟管的壽命。 1、CAN接口電路的設(shè)計(jì) CAN總線節(jié)點(diǎn)接口電路如圖1所示。P89LPC932是單片封裝的高性能、低功耗的 帶片內(nèi)8KFlash的微控制器，其指令執(zhí)行時(shí)間只需2到4個(gè)時(shí)鐘周期，6倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51器件。P 89LPC932內(nèi)部主要集成了字節(jié)方式的I2C總線、SPI接口、UART通信接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、EEPR OM、A／D轉(zhuǎn)換器、ISP／IAP在線編程和遠(yuǎn)程編程方式等一系列有特色的功能部件；其可用I ／O口數(shù)為24～26。該微控制器在低電壓（3 V）下工作，可以很好的工作在以電池供電的 便攜式系統(tǒng)中。其集成了許多系統(tǒng)級(jí)的功能，適合于許多要求高集成度、低成本的 場(chǎng)合；可以大大減少元件的數(shù)目和電路板面積，滿足多方面的性能要求。 SJA1000是獨(dú)立的CAN通信控制器，它支持CAN2.0A，CAN2.0B，與PCA82C200 CAN控制器兼容，并可替代PCA82C200；而且新增了一種工作模式（PeliCAN），使得SJA1000支持具有很多新 特性的CAN2.0B協(xié)議。SJA1000集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù) 據(jù)的成幀處理，該控制器具有多主結(jié)構(gòu)、總線訪問優(yōu)先權(quán)、硬件濾波等 特點(diǎn)。 PC82C250為CAN總線收發(fā)器，是CAN控制器和物理總線間的接口，提供對(duì)總線的驅(qū)動(dòng)發(fā)送能力 、對(duì)CAN控制器的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)CAN控制器的差動(dòng)接收能力。它有很強(qiáng)的抗瞬間干擾和保 護(hù)總線的能力；有3種不同的工作方式即高速、斜率控制和待機(jī)?？偩€上的某節(jié)點(diǎn)掉電不會(huì) 影響總線，在40 m內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速應(yīng)用可達(dá)1 Mbps，最多可掛110個(gè)節(jié)點(diǎn)。 2、試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1系統(tǒng)總體原理框圖 由于要對(duì)較多參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制，為了降低整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度，對(duì)該試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行 模塊化處理，可以提高系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性以及系統(tǒng)易于擴(kuò)展。每個(gè)模塊自成一個(gè) 閉環(huán)子系統(tǒng)，模塊與主機(jī)之間由CAN總線連接。各模塊的數(shù)據(jù)通過CAN總線傳送到主機(jī) 。主機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)控各個(gè)從機(jī)，向從機(jī)發(fā)布指令，并接收處理從機(jī)傳來(lái)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)信 息和壓力波形。CAN接口電路負(fù)責(zé)各節(jié)點(diǎn)間的串行通信。系統(tǒng)總體原理框圖如圖2所示。 2.2主系統(tǒng)壓力控制 主系統(tǒng)壓力控制如圖3所示。此子系統(tǒng)的工作過程是：主油泵（單向定量液壓泵）通 過高速開關(guān)閥和三位四通電液換向閥向增壓器左腔注入液壓油，微控制器通過壓力傳感器對(duì) 增壓器左腔的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)增壓器左腔的壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)，微控制器關(guān)掉高速開 關(guān)閥并換向電液換向閥，按給定的時(shí)間保持增壓器左腔中的壓力；之后再換向電液換向閥， 把增壓器左腔中的液壓油回流到主系統(tǒng)油池中。這樣就對(duì)被試件施加了一個(gè)周期的脈沖壓 力。通過微控制器控制高速開關(guān)閥和電液換向閥就可以對(duì)被試件施加一定頻率的 脈沖壓力。同時(shí)微控制器根據(jù)主機(jī)的命令是否將檢測(cè)到的壓力值通過CAN總線傳送到主機(jī)上 顯示出壓力波形。 2.3主系統(tǒng)油溫控制 在工作過程中，主系統(tǒng)中的液壓油不停的循環(huán)流動(dòng)，必然導(dǎo)致油溫升高。油溫過高 ，會(huì)降低試驗(yàn)臺(tái)的工作壽命，甚至可能發(fā)生事故；油溫過低，又會(huì)影響試驗(yàn)臺(tái)的性能。主系 統(tǒng)油溫控制原理如圖4所示。微控制器通過溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油池的溫度來(lái)控制冷卻裝置， 并將溫度值送到主機(jī)顯示；若溫度高過預(yù)定值，要進(jìn)行報(bào)警。 2.4高溫系統(tǒng)控制 為了保證被試件軟管中的液壓油所產(chǎn)生的壓力在給定時(shí)間內(nèi)達(dá)到給定值，使軟管承 受規(guī)定的高溫和壓力，必須由高溫油泵（單向定量液壓泵）來(lái)補(bǔ)充所需的壓力和溫度。其高溫 系統(tǒng)壓力補(bǔ)充控制原理如圖5所示。微控制器將檢測(cè)到的被試件所承受的壓力值發(fā)送到主機(jī) 上并顯示出其波形。 高溫系統(tǒng)油溫控制原理與圖4相似，只需把冷卻裝置換成加熱設(shè)備即可。必須在啟動(dòng)高溫油 泵后方可以啟動(dòng)加熱設(shè)備。 3、SJA1000 CAN控制器的初始化流程 進(jìn)行CAN總線通信，當(dāng)前模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上供主機(jī)使用，并 接收總線上發(fā)送給該模塊的數(shù)據(jù)幀存入緩沖區(qū)，在上電或復(fù)位后，必須對(duì)SJA1000 CAN控制 器進(jìn)行初始化（見圖6）。 在上電后，CAN控制器的（／RST）引腳獲得一個(gè)復(fù)位脈沖后進(jìn)入復(fù)位模式。在開始對(duì)SJA1 000各個(gè)配置寄存器進(jìn)行設(shè)定之前，主控制器通過讀復(fù)位／請(qǐng)求標(biāo)識(shí)來(lái)檢測(cè)SJA1000是否進(jìn)入 復(fù)位模式。為了避免微控制器的上電復(fù)位時(shí)間和SJA1000的復(fù)位時(shí)間的偏差，微控制器要等 待SJA1000完成上電復(fù)位后才能對(duì)SJA1000配置寄存器進(jìn)行配置，存有配置信息的寄存器只能 在復(fù)位模式下才可進(jìn)行寫入。SJA1000初始化程序在復(fù)位模式下，主控制器要配置下面的寄 存器： （1）模式寄存器（僅在PeliCAN模式下選擇應(yīng)用操作模式） 接收過濾模式 自檢測(cè)模式 偵聽模式 （2）時(shí)鐘分頻寄存器 使用BasicCAN或PeliCAN模式 CLKOUT引腳是否可以使用 CAN輸入比較器是否被跳過 TX1輸出是否專門用于接收中斷輸出 （3）接收代碼和接收掩碼寄存器 定義要接收的消息的接收代碼 定義與接收代碼相關(guān)位比較的接收掩碼 （4）輸出控制寄存器 定義CAN輸出引腳TX0和TX1的配置 將這些配置信息配置到SJA1000配置寄存器后，通過消除復(fù)位模式／請(qǐng)求使SJA1000進(jìn)入操作 模式，一定要確保復(fù)位標(biāo)志真的被刪除，并且在沒有進(jìn)行CAN總線通信前進(jìn)入操作模式，這 可以通過讀該標(biāo)志來(lái)實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)硬件復(fù)位處于掛起狀態(tài)即CAN控制器的（／RST）引腳為低電平時(shí)，復(fù)位模式／請(qǐng)求標(biāo)志不能 被清除。 4、結(jié)束語(yǔ) CAN總線以其高性能、高可靠性、成本低廉及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到人們的 重視，并被公認(rèn)為最有前途的總線之一。將CAN總線技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中，設(shè)計(jì)了硬 件電路和軟件，并得到實(shí)際應(yīng)用。 參考文獻(xiàn) ［1］鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) ［2］Philips Semiconductor.Application Notes and Development Tools for 80C51 Microcontrollers