[發明專利]一種基于CAN的運動控制系統建立及其仿真建模方法

在審

• 申請號: 201510731859.4
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105487403A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 鄧忠華;陳智華;李曦;鄧中立;鄧忠富;李偉河;王丹;張濤;蔣建華
• 申請（專利權）人: 武漢華茂工業自動化有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及CAN通訊系統，尤其涉及一種基于CAN的運動控制系統建立 及其仿真建模方法。

背景技術

CAN(ControllerAreaNetwork)，即控制器局域網。CAN總線傳輸方式 能夠有效解決傳統數據交換方法(即點對點的傳輸方式)無法滿足現代汽車 中所使用的大量電子控制系統和通訊系統的通信要求的問題。

CANopen是基于CAN總線的應用層的網絡協議，是由CAL協議擴展而來 的。自從發布以來就得到廣泛的認可。這個協議的兩種傳輸機制為CAN傳輸 8字節以上數據提供了一套解決方案。通過CANopen協議及其設備子協議， 例如數字和模擬輸入輸出模塊子協議，驅動子協議，操作設備子協議，控制 器，編碼器子協議等。這使得多家制造商的產品能夠用于任何CANopen網絡， 解決一致性、互用性及互換性問題。最初CANopen主要是用于嵌入式工業控 制系統中，因為它的協議精煉、透明、便于理解，又具有較高的實時性和可 靠性、數據傳輸的速率高，組網成本低等優點[5]，近年來，被應用到各個 行業。CAN總線在我國的應用已經比較廣泛，但還停留在較低層次的應用上， 并且都是自己定義的一些簡單的應用層的協議，沒有和國際標準的CAN總線 的高層協議兼容。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于CAN總線的運動控制系統及 基于EDF動態優先級調度算法建立CAN總線仿真模型的方法，解決目前運動 系統中CAN總線的通信能力差，吞吐能力低，實時性能差的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下，一種基于CAN總線的運動控 制系統，其特征在于：包括控制單元，整流單元，逆變單元、執行電機、工 控機、CAN卡、物理層模塊、數據鏈路層模塊、應用層模塊及硬件接口模塊； 所述物理層模塊包括CAN物理通信介質及CAN收發器，所述CAN物理通信介 質用于完成信號傳輸，所述CAN收發器提供對總線的差動發送和接收功能； 所述數據鏈路層模塊包括CAN核心控制器，所述CAN核心控制器包括發送模 塊、接收模塊、仲裁模塊及驗收濾波模塊，所述發送模塊用于將信息幀發往 物理層，所述接收模塊用于從物理層獲取信息幀，所述仲裁模塊用于對發送 出的與接收到的信息幀進行仲裁，所述驗收濾波模塊從數據鏈路層接收幀信 息，通過驗收屏蔽碼和驗收碼過濾本節點需要的數據；所述應用層模塊包括 模擬中心計算機，用于模擬節點設備仿真模型，應用層協議采用CANopen協 議；所述硬件接口模塊用于硬件與物理層之間的通信。

進一步，所述控制單元采用CU320-2DP控制單元；所述整流單元采用智 能型電源模塊，所述智能型電源模塊將三相交流電整流成直流電，并將直流 電回饋到電網，所述智能型電源模塊和所述控制單元通過Drive-CLiQ保持 通信；所述逆變單元和控制單元之間通過Drive-CLiQ接口，進行快速數據 交換；所述逆變單元的編碼器通過Drive-CLiQ電纜連接，將編碼器的反饋 信號反饋給控制單元；所述工控機包括主機、顯示器、鼠標和鍵盤；所述CAN 卡采用XJA1000CAN控制器作為主控芯片。

進一步，所述發送模塊包括組幀模塊、信號發送模塊和發送控制器，發 送控制器通過總線與組幀模塊和信號發送模塊連接；當接收到相應信號時， 組幀模塊將完整的信息幀傳輸給信號發送模塊，信號發送模塊將當前數據位 發送給CAN總線。

進一步，所述應用層模塊還包括模擬執行設備。

進一步，所述應用層模塊采用C語言作為開發工具，通過在Borland C++2.0編譯環境下編譯構建。

一種基于EDF動態優先級調度算法建立CAN總線仿真模型的方法，其特 征在于：首先在Stateflow環境下使用狀態、遷移和條件建立涉及通信活動 部分的節點模型；所述節點模型包括節點發送部分、數據緩沖部分和數據產 生部分；將時間基準、輸入輸出變量、Stateflow環境下的16個節點子模塊 及總線仲裁子模塊組成仿真模型母模塊。