一種基於ARM9的CANopen網關的製作方法

2023-11-08 10:42:32 1

專利名稱：一種基於ARM9的CANopen網關的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種CANopen網關，尤其涉及一種將GPS定位技術獲得的速度、位置和 海拔等信息傳送到CANopen總線上的CANopen網關。
背景技術：
近年來，隨著工業控制技術的快速發展，現場總線由於其可靠性高、成本低、故障 率低等優點得到越來越廣泛的應用。CANopen通訊方式是目前發展迅速的通訊方式之一，具 有代碼開源，接口簡單，價格低廉，調試方便，性能可靠等優點。特別是在列車、城市輕軌，地 鐵，汽車等領域，很多設備都提供CANopen接口來進行設備間的通訊。CANopen總線控制技術也被廣泛應用於列車控制，隨著對列車控制技術的要求越 來越高，需要實時的列車速度、位置和海拔等信息，目前列車速度的信息是通過在列車上安 裝速度傳感器進行實時測量獲得的，而海拔和位置等信息列車上還沒有相應的測量裝置， 也沒有參與到控制中。如果應用GPS技術，可以直接將列車的速度、位置和海拔等信息通過 CANopen總線發給主控單元MPU，並參與到控制中。GPS全球定位系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距 離，然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。全球定位系統的主要特點一是 全天候；二是全球覆蓋；三是三維定速定時高精度；四是快速省時高效率；五是應用廣泛。但是，GPS網絡的數據不能直接與CANopen總線互聯，需要一個由GPS網絡到 CANopen總線的一個數據轉換裝置，即GPS-CANopen網關，從而將GPS網絡的數據傳送到 CANopen總線上。

發明內容
為解決現有技術存在的上述問題，本發明設計一種將GPS定位技術獲得的速度、 位置、海拔等信息發送到CANopen總線上的CANopen網關，從而解決GPS網絡和CANopen總 線的互聯問題。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下一種基於ARM9的CANopen網關，包括GPS接收模塊、CANopen總線收發器、CANopen 總線協議控制器和ARM9中央處理器，所述的GPS接收模塊與ARM9中央處理器雙向連接，所 述的CANopen總線協議控制器與ARM9中央處理器雙向連接，所述的CANopen總線收發器與 CANopen總線協議控制器雙向連接，所述的GPS接收模塊通過天線與GPS網絡連接。所述的GPS接收模塊通過天線與GPS網絡連接，接收速度、位置和海拔等信息並將 數據發送到ARM9中央處理器。所述的ARM9中央處理器，負責CANopen總線協議控制器和GPS接收模塊的數據交 換，具有圖形化編程接口，用戶使用符合IEC61131-3的語言編寫控制邏輯。 所述的CANopen總線協議控制器根據CANopen總線通訊協議規定，讀取ARM9中央 處理器寫入CANopen總線協議控制器中的數據，經過編碼生成CANopen數據幀。
所述的CANopen總線收發器，接收CANopen總線協議控制器的CANopen數據幀並 發送到CANopen總線上。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果1、由於本發明將通過GPS定位技術獲得的速度、位置、海拔等信息送到CANopen總 線上，主控單元MPU從CANopen總線上獲取信息，可以實時地測得列車的位置、速度、海拔等 信息，可以對列車的運行軌跡進行有效跟蹤，也可以對列車進行控制，避免列車追尾、相撞 等事故的發生，並且具有高可靠性、高信息量、高靈活性以及安裝方便、易於使用的特點。2、由於本發明填補了國內這一領域的空白，為工業控制的CANopen總線和GPS網 絡的結合提供了解決方案，具有設計新穎、高可靠性、高靈活性和成本低廉的特點，在城市 輕軌、地鐵、汽車、農林機械等工業領域有廣泛的應用前景。


本發明有附圖2張，其中 圖1為本發明基於ARM9的CANopen網關的結構框圖。圖2為ARM9中央處理器及其外圍接口電路結構框圖。圖中1、ARM9中央處理器，2、GPS接收模塊，3、CANopen總線收發器，4、CANopen總線協議控制器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行進一步地描述。如圖1所示，一種基於ARM9的CANopen 網關，包括GPS接收模塊2、CANopen總線收發器3、CANopen總線協議控制器4和ARM9中央 處理器1，所述的GPS接收模塊2與ARM9中央處理器1雙向連接，所述的CANopen總線協議 控制器4與ARM9中央處理器1雙向連接，所述的CANopen總線收發器3與CANopen總線協 議控制器4雙向連接，所述的GPS接收模塊2通過天線與GPS網絡連接。本發明所述的GPS接收模塊2通過天線與GPS網絡連接，接收速度、位置和海拔等 信息並發送到ARM9中央處理器1。本發明所述的ARM9中央處理器1，負責CANopen總線協議控制器4和GPS接收模 塊2的數據交換，具有圖形化編程接口，用戶使用符合IEC61131-3的語言編寫控制邏輯。本發明所述的CANopen總線協議控制器4根據CANopen總線通訊協議規定，讀取 ARM9中央處理器1寫入CANopen總線協議控制器4中的數據，經過編碼生成CANopen數據 幀。本發明所述的CANopen總線收發器3，接收CANopen總線協議控制器4的CANopen 數據幀並發送到CANopen總線。下面結合圖1-2對本發明的電路及其工作原理作進一步說明本發明的電路包括 CANopen總線控制電路、GPS接收模塊控制電路、ARM9中央處理器1及其外圍接口電路，具 體電路分類如下如圖1所示，CANopen總線控制電路是CANopen總線和ARM9中央處理器1接口的 主要控制電路，主要包括CANopen總線協議控制器4、CANopen總線收發器3和ARM9中央處 理器1接口電路。ARM9中央處理器1通過標準的總線讀寫來控制CANopen總線協議控制器4發送或者接受CANopen總線的數據，CANopen總線協議控制器4負責總線的監視和管理、 發送或接收數據、編碼或解碼數據幀。CANopen總線收發器3負責將收發的數據轉換成符合 CANopen總線物理層規定的電信號，同時對CANopen的總線控制電路進行隔離和保護。如圖1所示，GPS接收模塊控制電路是GPS接收模塊和ARM9中央處理器1接口的 主要控制電路，主要包括GPS接收模塊2和ARM9中央處理器1接口電路。ARM9中央處理器 1通過標準的總線讀寫來GPS接收模塊2通過定位技術接收到的數據。如圖2所示，ARM9中央處 理器1及其外圍接口電路實現了網關的中央控制功能，主 要包括ARM9中央處理器1、代碼存儲器、配置存儲器、程序存儲器、電源管理電路、復位電路 和實時時鐘。ARM9中央處理器1具有速度快、體積小、接口豐富、功耗低、無需輔助散熱設備 的優點，主要負責運行PLC解釋器和用戶的應用程式。代碼存儲器由非易失性快閃記憶體(FLASH) 組成，永久存儲網關的控制代碼。配置存儲器由非易失性快閃記憶體(FLASH)組成，永久存儲用戶 的應用數據和總線配置數據。程序存儲器由同步動態隨機訪問存儲器(SDRAM)組成，具有 速度快、容量大的優點，用於代碼運行時的內存分配。用戶可以通過圖形化編程工具進行應 用程序的編寫和編譯，生成二進位代碼文件後通過網絡接口下載至配置存儲器中，運行於 ARM9中央處理器1的PLC解釋器將自動加載並執行用戶應用程式，對總線數據進行邏輯處 理。本發明不局限於上述實施例，任何在本發明披露的技術範圍內的等同構思或者改 變，均列為本發明的保護範圍。
權利要求
一種基於ARM9的CANopen網關，包括GPS接收模塊(2)、CANopen總線收發器(3)、CANopen總線協議控制器(4)和ARM9中央處理器(1)，所述的GPS接收模塊(2)與ARM9中央處理器(1)雙向連接，所述的CANopen總線協議控制器(4)與ARM9中央處理器(1)雙向連接，所述的CANopen總線收發器(3)與CANopen總線協議控制器(4)雙向連接，所述的GPS接收模塊(2)通過天線與GPS網絡連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於ARM9的CANopen網關，其特徵在於所述的GPS接 收模塊(2)通過天線與GPS網絡連接，接收速度、位置和海拔信息並發送到ARM9中央處理 器⑴。
3.根據權利要求1所述的一種基於ARM9的CANopen網關，其特徵在於所述的ARM9中 央處理器(1)，負責CANopen總線協議控制器(4)和GPS接收模塊(2)的數據交換，具有圖 形化編程接口，用戶使用符合IEC61131-3的語言編寫控制邏輯。
4.根據權利要求1所述的一種基於ARM9的CANopen網關，其特徵在於所述的CANopen 總線協議控制器(4)根據CANopen總線通訊協議規定，讀取ARM9中央處理器(1)寫入 CANopen總線協議控制器(4)中的數據，經過編碼生成CANopen數據幀。
5.根據權利要求1所述的一種基於ARM9的CANopen網關，其特徵在於所述的CANopen 總線收發器(3)，接收CANopen總線協議控制器(4)的CANopen數據幀並發送到CANopen總 線。
全文摘要
一種基於ARM9的CANopen網關，包括CANopen總線收發器、CANopen總線協議控制器、ARM9中央處理器和GPS接收模塊，所述的GPS接收模塊與ARM9中央處理器雙向連接，所述的CANopen總線協議控制器與ARM9中央處理器雙向連接，所述的CANopen總線協議控制器與CANopen總線收發器雙向連接，所述的GPS接收模塊通過天線與GPS網絡連接。本發明將通過GPS定位技術獲得的速度、位置、海拔等信息送到CANopen總線上，實現了GPS網絡和CANopen總線的數據交換，具有高可靠性、高靈活性和成本低廉的特點，在城市輕軌、地鐵、汽車、農林機械等工業領域有廣泛的應用前景。
文檔編號H04L12/66GK101958851SQ20101028844
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月19日 優先權日2010年9月19日
發明者於躍, 任寶兵, 寧壽輝, 杜振環, 王曉鵬 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心