CAN总线及其在三轴试验仪上的应用研究

摘要

三轴试验仪是人类为研究土的应力-应变关系而设计开发出的一种基础科学试验仪器。随着土工试验的发展，对三轴仪试验的要求也越来越高，土工三轴仪将向精密化，自动化和网络化方向发展。而计算机技术和数字通信技术的快速发展带来了控制领域的深刻变革，逐步形成了网络化的，全开放的自动控制系统体系结构，而现场总线就是这场深刻变革中的最核心的技术，它成为继集散控制系统之后的新一代控制系统，并成为控制领域发展的主流。 本论文针对国内三轴仪的应用需求，分析了目前三轴仪控制系统的优缺点，探讨了三轴仪控制系统的发展趋势，结合对CAN总线协议进行了深入分析和研究，初步完成了控制系统硬件，软件的设计。主要研究工作如下： 1.完成了三轴仪系统下位机的基于P89C51微处理器CAN节点硬件设计。 2.完成了LPC2000系列启动代码的研究与开发，CAN驱动程序：自测试程序， 验收滤波程序的开发等。并通过测试验证了CAN通信软件可以稳定地运行在 硬件平台上，从而实现了最基本的两个CAN节点的通讯，为三轴仪控制系统 的改进做好了充分的准备工作。 3.根据控制系统中对通讯和网络管理的需要，并结合软件工程中模块化和体系结 构的思想，完成了从节点的应用层通讯协议CANopen的框架设计和详细设计 开发，为后面针对三轴仪的应用开发奠定了坚实的基础。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1三轴仪简介

1.2三轴仪的分类

1.3三轴仪控制系统的研究意义

1.4三轴仪的国内外现状

1.5三轴仪的技术发展趋势

1.6课题的背景和应用价值

1.7本人完成的主要工作

2基于CAN总线的三轴仪控制系统的基本知识

2.1三轴试验的基本知识

2.1.1三轴剪切试验的基本原理及其分类

2.1.2经典三轴试验对控制系统的功能需求

2.1.3应力路径试验对控制系统的功能需求

2.1.4现代三轴仪对控制系统的功能需求

2.2 CAN总线概述

2.2.1 CAN总线概述及特点

2.2.2 CAN总线的电气特性以及分层结构

2.2.3 CAN总线报文传送和帧结构

2.2.4 CAN总线通信原理

2.3三轴仪控制系统硬件的基本知识

2.3.1控制系统微处理器—LPC2292

2.3.2智能节点器件

2.3.3智能节点设计

2.4本章小结

3 CAN总线底层协议的研究与实现

3.1 CAN错误处理机制

3.1.1 RS—485与CAN的比较

3.1.2 CAN总线的错误处理机制

3.2位定时参数的确定

3.2.1 CAN位定时关系概述

3.2.2传输延迟

3.2.3同步

3.2.4振荡器容差

3.2.5参数计算规则

3.3 CAN总线通信软件设计

3.3.1对CAN控制器的操作

3.3.2 CAN通信软件的设计

3.3.3 CAN控制器的调试

3.4本章小结

4 CANopen协议简介与实现

4.1 CANopen协议概述

4.2 CANopen通信对象

4.2.1主节点和从节点的概念

4.2.2过程数据对象(PDO)

4.2.3服务数据对象(SDO)

4.2.4特殊功能对象

4.2.5网络管理对象(NMT)

4.3对象字典

4.3.1对象字典简介

4.3.2对象字典的结构

4.4 CANopen预定义连接集

4.5 CANopen协议的实现

4.5.1 CANopen网络中主节点的软件设计

4.5.2 CANopen网络中从节点的软件设计

4.5.3从节点软件的试验验证

4.6本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附录A CAN智能节点原理图

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢