基於can總線的智能自主機器人分布式通信系統的製作方法

2023-09-20 13:08:10 1

專利名稱：基於can總線的智能自主機器人分布式通信系統的製作方法
銀行網關應答數據監控是指對銀行網關的各個銀行的應答數據的文件最近時間進行監 控，當超出告警上限時間(目前設為1.5小時)後銀行方仍沒有發送應答數據時產生告警， 避免由於銀行方面發送應答數據超時造成銀行代繳代扣用戶無法通過銀行代繳代扣銷帳。
7. 採集數據監控
採集數據監控是指對採集系統的各個採集進程的日誌及數據文件進行監控，當超出告警 上限時間時產生告警，避免由於採集系統的故障造成話單延誤等結果。
8. 各網絡子網監控
各網絡子網監控是指對各網絡子網的連接情況進行定時監控檢査，當某一網絡不通時產 生告警，避免由於網絡故障造成相關系統的大面積故障。
本監控系統釆用了綜合監控模式，在開發過程中使用了多種開發工具，如對主機的磁碟 空間和進程的監控使用unix shell編程，對資料庫性能和表空間的監控使用pl*sql編程， 簡訊發送後臺程序使用java開發，而對簡訊發送後臺程序的監控和管理則分別採用delphi6 和c++builder5開發。
目前該系統己經實現的功能包括監控全部地市自有主機的磁碟空間，監控全部地市數 據庫的進程和表空間，監控刮卡系統的主要進程，監控銀行網關機的處理進程和應答數據包 超時情況，監控各個子網和重要網絡設備的連接情況。對於監控中發現的告警情況，可以立 即通過簡訊的方式通知中心的相關人員進行處理。
總線時間過長，從而保證了通信的實時性。CAN協議採用CRC (循環冗餘碼校驗， Cyclical Redundancy Check)檢驗並可提供相應的錯誤處理功能，保證了數據通 信的可靠性。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設計，特別適合工業過程監 控設備的互連，因此，越來越受到工業界的重視，並已公認為最有前途的現場總 線之一。 發明內容針對上述問題，本發明的目的是提供一種利用CAN總線實現機器人內部各模 塊間的數據接口標準化並有序傳輸的通信傳輸系統。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案 一種基於CAN總線的智能自主 機器人分布式通信系統，其特徵在於它包括機器人內部核心CPU、 CAN總線適配 卡和CAN總線網絡三部分，所述CAN總線適配卡一方面與所述機器人內部的核心 CPU進行雙向通信，另一方面連接所述CAN總線網絡，並在總線上掛接各個控制單 元，所述CAN總線網絡兩端各有一匹配總線阻抗的電阻；所述CAN總線適配卡由 硬體部分和系統軟體部分組成所述硬體部分包括微處理器、電平轉換晶片和CAN 總線收發器，所述CAN總線收發器一端與所述微處理器的內部CAN總線控制器連 接，另一端與所述CAN總線網絡連接，實現所述微處理器與所述CAN總線網絡間 數據的雙向傳輸，所述電平轉換晶片一端連接所述微處理器內部串口，另一端連 接外部RS232,實現所述RS232電平信號與所述微處理器內部串口 TTL電平信號間 的轉換，並對總線埠的一些工作參數進行設置；所述系統軟體部分包括CAN初始 化、數據發送和數據接收。所述CAN初始化是設置CAN的通信參數，需初始化的寄存器有模式寄存器 (PeliCAN模式)、時分寄存器、接收代碼寄存器、屏蔽寄存器、總線定時寄存器 以及輸出控制寄存器；在復位期間對它們進行寫訪問，系統中各所述CAN控制器 的總線定時寄存器的初始化字相同。所述微處理器中的中央處理器對接收到的現場各傳感器的環境參數檢測信號 進行轉換處理後，發送到所述CAN控制器的發送緩衝區，並啟動所述CAN控制器 的發送命令，所述CAN控制器根據信息幀中的優先權標識符自動向所述C細總線 網絡發送數據。所述微處理器中的所述CAN控制器檢測到所述CAN總線網絡上有數據時自動 數據，存入其接收緩衝區，並向所述微處理器發送接收中斷請求，啟動中斷接收 服務程序，所述微處理器通過執行中斷接收服務程序，從所述CAN控制器的接收 緩衝區讀取數據，並進行處理。
本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點1、由於本發明利用CAN總線實現內部各模塊間的數據傳輸，使得機器人內部各模塊間的數據接口標準化，並有序傳輸。2、由於本發明採用CAN總線結構，所以減少了智能自主機器人內部 的連線數，提高了內部通信系統的可靠性和可擴展性，增強了系統抗幹擾能力， 並實現了機器人內部各模塊的可重構性。3、由於本發明採用了CAN總線結構，所 以大大提高了智慧機器人的內部數據傳輸量，同時解決了數據衝突和傳輸時延問 題。4、由於本發明釆用了CAN總線結構，所以數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性，具有較高的通信速率，較遠的通信距離，以及良好的抗電磁幹擾能力。本發明可廣泛應用與計算機應用技術和智能控制領域。


圖1是本發明系統框架結構示意2是CAN總線適配卡硬體部分圖3是本發明系統軟體主程序流程圖具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明進行詳細的描述。如圖1所示，本發明的總體構成包括機器人內部核心CPU1、 CAN總線適配卡2 和C顏總線網絡3三部分。其中，機器人內部核心CPU1主要負責對系統數據的接 收、管理及控制命令的發送。CAN總線適配卡2由硬體部分和系統軟體部分組成， 其硬體部分包括微處理器21、電平轉換晶片22和CAN總線收發器23。 CAN總線網 絡3上掛接各個控制單元，各控制單元以單片機為核心，主要負責對各個控制單元 進行數據接收、管理及控制命令的發送。CAN總線適配卡2 —方面與機器人內部的 核心CPU1進行雙向通信，另一方面連接CAN總線網絡3，與CAN總線網絡3上的 各控制單元(如運動控制單元、視覺控制單元和網絡控制單元等等)進行通信。 CAN總線網絡3兩端各有一約120歐的電阻，用以匹配總線阻抗。如圖2所示，CAN總線適配卡2硬體部分包括微處理器MB90385、 CAN總線收 發器AT82C50及電平轉換晶片MAX232。 MAX232晶片一端連接微處理器MB90385的 TTL電平串口 ，另一端連接RS232，完成RS232電平信號與TTL電平信號間的轉換； TTL電平串口與微處理器內部數據總線連接，完成串口與內部數據總線間數據的雙 向傳輸；內部數據總線還與微處理器內部的中央處理器(F2MC-16LX內核)和CAN 總線控制器連接數據總線和中央處理器的連接完成數據總線和中央處理器間的 信息傳輸，數據總線和CAN總線控制器的連接完成內部數據總線與CAN總線控制 器間數據的雙向傳輸；CAN總線收發器一端與內部CAN總線控制器連接，另一端與 CAN總線連接，完成處理器與CAN總線間數據的雙向傳輸。電路中使用的微處理器是FUJITSU公司生產的帶有晶片CAN的微控制器 MB90385型單片機，它由中央處理器(F2MC-16LX內核)、C認總線控制器、內部數 據總線和串口組成；其功能部分由接口管理邏輯、發送緩存器、接受緩存器、位 流處理器、位定時邏輯、收發邏輯、錯誤管理邏輯及控制器接口邏輯等構成。CAN 控制器具有多主結構、總線訪問優先權、成組與廣播報文功能及硬體濾波功能。 CAN控制器的輸入時鐘頻率為4MHh，輸出可編程控制。MB90385有很多新功能標準結構和擴展結構報文的接受和發送、64位元組的 接收FIFO (先進先出，First In First Out)、標準和擴展幀格式都具有單/雙接 收濾波器、可進行讀/寫訪問的錯誤計數器、可編程的錯誤報警限制和支持熱插 拔(無幹擾軟體驅動位速率監測)。可編程的錯誤報警限制包括最近一次的錯誤代 碼寄存器、每一個CAN總線網絡3錯誤都可以產生錯誤中斷、具有丟失仲裁定位 功能的丟失仲裁中斷、單發方式(當發主錯誤或丟失仲裁時不重發)以及只聽方 式(監聽C認總線，無應答，無錯誤標誌)。因此，系統的智能節點均選用MB90385 作為CAN控制器。CAN總線收發器A82C250作為CAN控制器和C細總線網絡3之間的接口 ，用於 提供總線的差動發送能力和CAN控制器差動接收能力，符合控制器區域網C認國 際標準(IS011898),而且可以增大通信距離，提高系統的瞬間抗幹擾能力，保護 總線，降低射頻幹擾(RFI)實現熱防護等。MAX232除完成RS232電平與微控制器接口電路的TTL電平間的轉換外，還可 進行一些總線埠的工作參數設置。如圖3所示，系統軟體部分包括CAN初始化、數據發送和數據接收。CAN初始化主要是設置CAN的通信參數，需要初始化的寄存器有模式寄存器 (PeliCAN模式)、時分寄存器、接收代碼寄存器、屏蔽寄存器、總線定時寄存器 以及輸出控制寄存器等。需要注意的是，這些寄存器僅能在復位期間可寫訪問， 因此，在對這些寄存器初始化前，必須確保系統進入了復位狀態，並且系統中各CAN 控制器的總線定時寄存器的初始化字必須相同。中央處理器對接收到的現場各傳感器的環境參數(速度、加速度、轉矩等) 檢測信號(數字量、模擬量和開關量)進行轉換處理後，發向CAN控制器的發送 緩衝區，然後啟動CAN控制器的發送命令，此時C認控制器將自動向總線發送數 據，不再需傳感器的微控制器進行幹預。若系統中有多個傳感C認控制器同時向 總線發送數據，則CAN控制器通過信息幀中的標識符來進行仲裁，標識符數值最 小的CAN控制器具有對總線的優先使用權。整個系統中的CAN控制器檢測到CAN總線網絡3上有數據時會自動接收數據， 存入其接收緩衝區，並向MB90385微控制器發送接收中斷，啟動中斷接收服務程 序，MB90385通過執行中斷接收服務程序，從CAN控制器的接收緩衝區讀取數據， 並對其進行進一步處理工作。CAN是控制器區域網路，屬於工業現場總線的範疇。本發明結合工業控制方法， 將基於CAN總線的工業控制思想移植到機器人內部模塊間通信中，很好的解決了 智能自主機器人內部通信數據量大，連線過多和處理時序複雜等問題。使智能機 器人內部各模塊間能夠實現簡潔高效的分布式通信。儘管為說明目的公開了本發明的具體實施例和附圖，其目的在於幫助理解本 發明的內容並據以實施，但是本領域的技術人員可以理解在不脫離本發明及所 附的權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的。因此，本發 明不應局限於最佳實施例和附圖所公開的內容，本發明要求保護的範圍以權利要 求書界定的範圍為準。
權利要求
1、一種基於CAN總線的智能自主機器人分布式通信系統，其特徵在於它包括機器人內部核心CPU、CAN總線適配卡和CAN總線網絡三部分，所述CAN總線適配卡一方面與所述機器人內部的核心CPU進行雙向通信，另一方面連接所述CAN總線網絡，並在所述CAN總線網絡上掛接各個控制單元，所述CAN總線網絡兩端各有一匹配總線阻抗的電阻；所述CAN總線適配卡由硬體部分和系統軟體部分組成所述硬體部分包括微處理器、電平轉換晶片和CAN總線收發器，所述CAN總線收發器一端與所述微處理器的內部CAN總線控制器連接，另一端與所述CAN總線網絡連接，實現所述微處理器與所述CAN總線網絡間數據的雙向傳輸，所述電平轉換晶片一端連接所述微處理器內部串口，另一端連接外部RS232，實現所述RS232電平信號與所述微處理器內部串口TTL電平信號間的轉換，並對總線埠的一些工作參數進行設置；所述系統軟體部分包括CAN初始化、數據發送和數據接收。
2、 如權利要求1所述的基於"N總線的智能自主機器人分布式通信系統，其 特徵在於所述C屈初始化是設置CAN的通信參數，需初始化的寄存器有模式寄 存器(PeliCAN模式)、時分寄存器、接收代碼寄存器、屏蔽寄存器、總線定時寄 存器以及輸出控制寄存器，在復位期間對它們進行寫訪問，系統中各所述CAN控 制器的總線定時寄存器的初始化字相同。
3、 如權利要求1所述的基於C認總線的智能自主機器人分布式通信系統，其 特徵在於所述微處理器中的中央處理器對接收到的現場各傳感器的環境參數檢 測信號進行轉換處理後，發送到所述CAN控制器的發送緩衝區，並啟動所述CAN 控制器的發送命令，所述CAN控制器根據信息幀中的優先權標識符自動向所述C認 總線網絡發送數據。
4、 如權利要求2所述的基於CAN總線的智能自主機器人分布式通信系統，其 特徵在於所述微處理器中的中央處理器對接收到的現場各傳感器的環境參數檢 測信號進行轉換處理後，發送到所述CAN控制器的發送緩衝區，並啟動所述CAN 控制器的發送命令，所述CAN控制器根據信息幀中的優先權標識符自動向所述C認 總線網絡發送數據。
5、 如權利要求1或2或3或4所述的基於CAN總線的智能自主機器人分布式 通信系統，其特徵在於所述微處理器中的所述CAN控制器檢測到CAN總線網絡 上有數據時自動數據，存入其接收緩衝區，並向所述微處理器發送接收中斷請求， 啟動中斷接收服務程序，所述微處理器通過執行中斷接收服務程序，從所述CAN 控制器的接收緩衝區讀取數據，並進行處理。
全文摘要
本發明涉及一種基於CAN總線的智能自主機器人分布式通信系統，它的總體構成包括機器人內部核心CPU、CAN總線適配卡和CAN總線網絡。CAN總線適配卡包括硬體部分和軟體部分，硬體部分包括微處理器、CAN總線收發器和電平轉換晶片，軟體部分包括CAN初始化、數據發送和數據接收。由於本發明利用CAN總線實現內部各模塊間的數據傳輸，減少了智能自主機器人內部的連線數，使得機器人內部各模塊間的數據接口標準化，提高了內部通信系統的可靠性和可擴展性，增強了系統抗幹擾能力，能實現有序傳輸。本發明可廣泛應用與計算機應用技術和智能控制領域。
文檔編號H04L29/06GK101106504SQ20071011810
公開日2008年1月16日 申請日期2007年6月28日 優先權日2007年6月28日
發明者楊曉華, 龍 王, 王啟寧, 謝廣明 申請人:北京大學