CAN总线在直流电机调速控制系统中的应用

摘要

工业化网络控制是实现大规模工业生产管理的基础，是实现工业现代化的重要组成部分。本文重点研究了直接面向生产一级的工业化网络系统——现场总线控制系统。现场总线技术是当今世界各国关注的热点课题，以现场总线为基础的全数字控制系统是21世纪自动化控制系统的主流。CAN作为一种新兴的总线技术，数据传输采用短帧结构和过滤机制，具有突出的可靠性、实时性和灵活性等特点，能方便地构成分布式系统和低成本地实现工程的实际要求。 本论文主要涉及现场总线技术、嵌入式系统设计技术以及直流电机数字调速系统设计技术，主要分以下六个章节做详细介绍： 前两章首先探究了现场总线控制技术的概念和特点、网络体系结构和网络模型，接着介绍了具体应用的现场总线CAN总线，阐述了CAN现场总线的协议规则，对CAN2.0协议的规则特点作了较详细的介绍，并论述了CAN现场总线的工作原理。第三章大致介绍了CAN总线控制系统的设计，主要包括硬件电路设计、PCB板设计、嵌入式操作系统平台的构建及应用程序编写几个步骤，其中嵌入式平台的构建又分为交叉编译环境的创建、Bootloader的移植、Linux内核移植及根文件系统的制作几部分。第四章详细介绍了直流电机调速控制器的设计，对其各个硬件模块做了介绍，并详细描述了双闭环PI控制算法及PWM驱动系统的设计，最后给出了软件流程及系统调试的结果。第五章主要阐述了系统整体结构设计，完成了直流电机调速控制板与CAN总线控制板的数据通信，以及CAN总线与上位机的通信，实验结果证明系统运行良好。最后，本文给出对整个系统设计的总结及其应用前景。 该系统不仅可以广泛应用于工业控制领域，实现工业监控系统的网络化，经过进一步开发，在仪器仪表、智能小区等领域也有广阔的应用前景和推广价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外现状

1．3 现场总线的综述

1．3．1 现场总线的特色

1．3．2 体系结构

1．3．3 多种类型的现场总线

1．4 本论文的主要工作

第二章 控制器局域网的介绍

2．1 CAN的基本知识

2．2 CAN的分层结构

2．2．1 逻辑链路控制

2．2．2 媒体访问控制

2．3 CAN网络通信协议

2．3．1 数据帧

2．3．2 远程帧

2．3．3 错误帧

2．3．4 过载帧

2．4 本章小结

第三章 CAN总线通信控制板的设计

3．1 系统的硬件设计

3．1．1 S3C2410A处理器

3．1．2 SDRAM电路

3．1．3 Flash电路

3．1．4 CAN总线电路

3．1．5 其它辅助模块

3．2 系统PCB设计

3．2．1 电源与地线的设计

3．2．2 PCB板的布局

3．2．3 PCB板布线

3．3 嵌入式操作系统平台的构建

3．3．1 创建交叉编译环境

3．3．2 Bootloader移植

3．3．3 Linux内核的移植

3．3．4 根文件系统的制作

3．4 系统软件设计

3．4．1 MCP2510的初始化

3．4．2 CAN发送子程序

3．4．3 CAN接收子程序

3．5 系统调试

3．6 本章小结

第四章 直流电机调速控制器的设计

4．1 直流电机调速系统介绍

4．1．1 直流电机工作原理

4．1．2 直流电机PWM调速原理

4．2 直流电机调速系统的硬件设计

4．2．1 TMS320F2812概述

4．2．2 PWM驱动模块

4．2．3 外部存储器电路

4．2．4 绝对值限幅电路

4．2．5 串口电路

4．2．6 故障处理电路

4．3 双闭环PI控制算法

4．4 软件设计

4．5 系统调试

4．6 本章小结

第五章 系统整体设计及调试

5．1 系统整体设计

5．1．1 数据通信结构设计

5.1．2 系统整体结构设计

5．2 CAN总线网络通讯调试

5．3 本章小结

第六章 总结

致谢

参考文献

附录

个人简历、研究工作及发表论文情况