现场总线试验指导书

1、现场总线实验指导书实验一SJA100实现双机通讯实验目的1, 了解CAN总线的基本知识2, 掌握CAN空制器SJA1000的使用方法3, 掌握硬件及软件的设计方法二、实验设备PC机一台，TD-ACC弑验系统两套+i386EX系统版两块三、实验原理及内容1.CAN总线单元中，SJA1000与控制计算机的接口2 .实验原理将两台实验设备构成的CANm点连到同一根CAN总线上，总线上的任意节点均可向其它节点发送报文，当某一节点收到另一节点的报文后，可将该报文在屏幕上显示。发送报文采用按键启动方式，每按动一次按键，发送一帧报文。报文结构采用扩展帧的格式共13个字节，位于CAN%址的16-28。该实验采

2、用固定通信速率50kbps,接收报文采用单滤波方式，为了试验程序的统一，将验收屏蔽寄存器AMR0-AMR3部设定为FF（无关，不过滤）。3 .实验接线图如图1-1。其中IRQ7表示内部主片8259的7号中断，用作接受报文中断。节点1节M图1-14.参考程序流程图如图1-2,1-3,1-4I:卑序图1-3fkTAIOO0物皓传亍存序图1-4四、实验步骤1 .参考流程图阅读程序，然后编译，链接，装在程序。参考程序在CAN86目录下的FuncMain.C2 .按照实验线路图1-1接线，将单次阶跃单元中的电位器旋至最大，检查无误后开启设备电源。3 .分别运行节点1和节点2的程序，两个节点可随时发送报文

3、，每按动一次按键就启动报文发送，可在另一节点观测接受到的报文，检查接收的报文和发送的报文是否一致.五、思考题1 .解释TxDataBuf缓冲区中数据的含义，特别是描述符区2 .解释验收屏蔽寄存器代码和验收代码寄存器代码。3 .写出设置波特率为100k的语句。4 .写出设置验收滤波为双滤波模式的语句。5 .改变发送报文数据，观察接收方。五、选做1、如何将双机通讯改为多机通讯，并增加广播功能（学生的AMR=FFFFFFFF。2、当TxDataBuf缓冲区中最后2个数据为OK,在接收方的屏幕上显示出来。实验二、基于CAN总线的温度闭环控制实验实验目的1 ,了解CAN总线局域网的拓扑结构及通讯协议设计

4、;2 .掌握在CAN网络中实现温度闭环控制的方法；实验设备PC机N台，TMACCH实验系统N套（包括控制机），RS232_CA转换器块三、实验原理及内容1 .CAN总线局域网的拓扑结构在了解了CAN总线的基本知识和SJA1000的使用方法后，可以把现有的基于CAN®口的设备组成网络；再结合PID温度闭环控制的内容，就可以在CAN网络中实现温度闭环控制。对于初学者特别关心的可能是如何组网和通讯协议的设计，为此我们设计了一个较简单的实验，把实验设计的过程一点点的展现出来，从而起到抛砖引玉的作用，学生可以由此一步一步深入下去，达到真正掌握CAN总线的目的。实验中网络的结构设计如下：终端电阻

5、终端电阻CAN节点1单滤波AMR:F800FFFFACR:01010000ID:01010000CAN节点2单滤波AMR:F800FFFFACR:01020000ID:01020000CAN节点n单滤波AMR:F800FFFFACR:01XX0000ID:01XX0000图11CANS、线网络上由N台CANfff点和1台服务器组成，通讯波特率为50Kbps服务器作为主控台可以通过CAN总线实时监控网络上每个节点的运行情况，可以控制节点的启动、停止和修改参数。每个节点都是一个温度闭环控制器，被控对象可以是烤箱或温度单元，控制结果可以本机显示同时发往服务器。2 .通讯协议本实验中的协议采用SJA1

6、000的PeliCAN模式，扩展帧类型和单滤波方式。而要完成点-点、点-多点（广播）这样的通信，采用双滤波方式更为方便。扩展帧由帧信息、标识码和数据组成，帧信息1个字节，标识码4个字节，数据长度不定最多有8个字节。扩展帧类型：76543210帧信息FFRTRXXDLC3DLC2DLC1DLC0标识码1ID28ID27ID26ID25ID24ID23ID22ID21标识码2ID20ID19ID18ID17ID16ID15ID14ID13标识码3ID12ID11ID10ID9ID8ID7ID6ID5标识码4ID4ID3ID2ID1ID0XXX根据实验的要求：FF位为1表示扩展帧，RTR位为0表示远

7、程帧，DLC3-DLC昧示该帧中数据字节的长度，范围08。ID28ID24:优先级设定ID23ID21:教师节点ID（共3位，参与滤波，AMR=F8FFFFFFID20ID13:学生节点ID（共8?11位，参与滤波，AMR=F800FFFF）ID12ID5:用作命令字节，详见命令说明ID4ID0:暂保留（不参与滤波）滤波方式:采用单滤波方式。ID分配如下表所示:3127262423161587320ID28ID24ID23ID21ID20ID13ID12ID5ID4ID0XXX优先级：5位教师节点：3位学生节点：8位命令：8位保留：5位XXX命令说明：标识码3（ID125）用做命令字节，根据实

8、验要求，规定了4个命令：命令字：0x50功能说明：停止节点的PID程序的执行。参数：无命令字：0x51功能说明：启动节点的PID程序的执行。参数：无命令字：0x52功能说明：修改节点的PID的相关参数。参数：给定值（SPEC）,采样周期（TK）,积分分离值（IBAND）,比例系数（KP）,积分系数（TI）,微分系数（TD）。命令字：0x53功能说明：将当前节点的PID的相关参数发送到服务器。参数：给定值（SPEC）,采样周期（TK）,积分分离值（IBAND）,比例系数（KP）,积分系数（TI）,微分系数（TD）。数据1中存放的是示波器通道1的波形数据，数据2中存放的是示波器通道2的波形数据。关

9、于命令，共8位，可以有修改节点参数，如验收代码及验收屏蔽寄存器的修改；也可以有应用程序参数修改，如修改PID参数。四、接收报文中断程序发送报文子程序定时中断服务程序（10ms）采样中断服务程序SJA1000初始化子程序五、实验步骤1 .先将节点和服务器接入CAN网络，各个节点的接线图见图1-2,服务器和整个网络的接线图参照图1-1。图122 .服务器端运行程序CANBUS.EXE,点击“串口”，选择正确的用口连接，保证转换器连接正常。此时如果有节点接入CAN网络并向服务器发送数据，界面上会显示当前节点的给定值和测量值。3 .节点端运行调试软件TD-ACC.EXE,打开参考程序ACC-CAN.C

10、，修改节点号与本机的机号一致，打开电源，编译连接并装载程序，运行程序。4 .服务器端可实时检测到各个节点发送的数据，也可以点击“系统（S）”菜单中“节点配置（N）”，来控制节点控制器的运行、停止并能在线修改节点的PID参数。点击节点的历史曲线可以观测到各个节点运行的情况。六、思考题1 .修改节点号，观察上位机和下位机的识别情况。2 .解释发送数据处理函数中，TxDataBuf缓冲区数据的含义。3 .在上位机上修改给定值，观察温度控制变化，记录2组波形实验三CANopen总线控制系统演示CANopenffl场总线基础一、CANoperfS场总线简介：CANopen是一种用于工业监控系统的标准现场

11、总线协议。它尤其适合实时PLC控制系统使用，因为其高效、低成本的解决方案最适用于嵌入式工业应用程序。CANopen基于CAN总线开发的现场总线。因此在了解CANoper、议前，熟悉一下CAN总线是很有必要的。CAN的全称是：ControllerAreaNetwork（控制器局域网），主要用于各种过程检测及控制。CANS初是由德国BOSC联司为汽车监测和控制而设计的。图3-1CANbus在汽车检测和控制系统中的应用目前CAN已逐步应用到其它工业控制中，现已成为ISO-11898国际标准。CAN总线网络遵循ISO网络模型中，第1层（物理层）；第2层（数据链路层）；第7层（应用层）。而CANopen

12、协议是从CANApplicationLayer的一个子集设计而成的协议。CANopen是CiA（CANinAutomation）协会的一个标准，从其一面市就立刻备受瞩目。在欧洲，CANopen被认为是基于CAN概念设计的工业系统的标准。7应用层CiA-CANoper#议标准DS-301CAL=CANApplicationLayer6表小层_-_-5会话层_-"."_B4传输层-.3网络层_.2数据链路层CAN2.0AandB+ISO118981物理层CAN2.0AandB=ISO11898ISO11898+DS-102表3-1CANopenISO模型对应表、CANopern

13、®场总线基础:1、物理层：CANopenll基于CAN总线开发的现场总线，因此，CANopen®场总线的物理层就是CAN总线的物理层，CAN总线使用以差分方式控制的两线总线。CANW号为CAN-high和CAN-low之间的电压差。（下图是CANW理层组件的介绍）2编号描述1CAN-high线2CAN-low线3CAN-high/CAN-low信号电位差4CAN_GND5120Q终端电阻6接入总线设备表3-2CAN物理层组件CANopenS、线波特率与总线长度匹配：波特率(kbit/s)1000800500250125502010总线最大长度（m）2040100250150

14、0100025005000：2、数据链路层：CANR据帧的类型:CAh®据帧:ArbttralionFcekiCentralFi咄DataFeidCRCACKInteriieitFieldturMiss»ar13'12or32BitBBd0m3BytE16Bd2Sit7Bit3B北Contro!CRCACKFie七Fieldinter*CAN®程帧:A市期汕口门FickjBu».FieldIdleI12or72Bit6B1Bit2BiE7Bi1Bit1即CAN昔误帧：(同CANK据帧)3、应用层： CANopenMessagesTypes:PDO

15、(ProcessDataObject)主要用于实时数据传输基于生产者/消费者的通讯方式包括TPDO输PDO)/RPD嗨收PDO)SDO(ServiceDataObject)主要用于参数读写基于服务器/客户端的通讯方式包括SDO_T输SDO)/SDO_FWSDO)NMT(NetworkManagemen)用于网络管理的指令基于生产者/消费者的通讯方式ErrorControl用于发送网络站点状态消息基于生产者/消费者的通讯方式 COB-ID(Communicationobjectidentifier)/CAN-ID(CANidentifier)COB-ID/CAN-ID是CANopen通讯协议中，

16、最重要的通讯标志之一，它是CANopenmessaged的一个网络标示，用来确定网络中CANopen-message的类型。图3-3CANopenmessageCOB-ID是由11位数据组成，其中高4位表示通讯功能码，低7位表示总线设备的地址。COB-ID/CAN-IDCOBFunctioncodeNode(Slave)-ID109876543210NMT(0h)00000SYNC(080h)00010TIME(100h)001100EMCY；081h0ffh)00010127TPDO1(181h1ffh)00110127RPDO1(201h27fh)010100127TPDO2(281h2f

17、fh)01010127RPDOZ301h37fh)01100127TPDO3(381h3ffh)01110127RPDO3(401h47fh)10000127TPDO4(481h4ffh)10010127RPDO4(501h57fh)101r00127SDO_T(Server)(581h5ffh)10110127SDO_R(Client)(601h67fh)11000127Free(680h6DF)1101Errorcontrol(701h77fh)11100127例1:PDCK务在网络中的标识（COB-ID）Slave_6:RPDO1=>COB-ID=201h+5h=206hSlave

18、_63:TPDO3=>COB-ID=381h+3Eh=3BFhRPDO3=>COB-ID=401h+3Eh=43FhCANopenObjectDictionaryCANopenObjectDictionary是用来定义CANopen®场总线设备的通讯服务地址和设备参数地址的表格，通常它是以.eds文件形式提供给用户使用。用户在配置CANopen®场总现网络时，需要在主站中加入网络中各个从站的.eds文件，从而可以实现主站对各个从站的通讯访问。通俗的说，CANopenObjectDictionary就是存放各个现场总线设备通讯服务及设备参数的地址表。CANopen

19、ObjectDictionaryIndex(Hex)Object0011009f数据类型区00A00FFF保留10001FFF网络通讯和地址映射区20005FFF设备厂商参数定义区60009FFF标准设备参数定义区A000FFFF保留表3-5CANopenObjectdictionary表CANopen现场总线课程实验环节一、CANoperffl场总线实验环境1、CANope觇场总线设备表:硬件名称型号数量MasterPLCM340Ethernet/CANopenBMXP34203011BMXCPS35001BMXXBP06001BMXDDI160211BMXDDO16021SlaveRemo

20、teI/OOTBOTB1C0DM9LP2STBSTBNCO221211STBPDT31001STBDDI36101STBDDO36001STBAVI12701STBAVO12501STBXBA22001STBXBA10004STBXTS11001FTBFTB1CN08E08SP0r2MotorTeSysULULC081LUB121LUCM12BLr1DriveATV31ATV31H018M2I1ATV71ATV71H037M31OthersCablePLCProgramcableBMXXCAUSBH018r1CANopencableTSXCANCA5011PreassembledcableTS

21、XCANCBDD032TSXCANCBDD1r2FTXCN3203I1FTXCNTL121FTXDP21151FTXDP2206I1VW3CANCARR12TerminalM340terminalstripBMXFTB20102TapSUB-D9TSXCANTDM42RJ45VW3CANTAP21InterfaceConnectorsTSXCANKCDF90-一1ConnectorsTSXCANKCDF90-P1钦件ProgramsoftwareUnityProSUNYSPUSFUCD3p1表3-6实验设备2、CANope觇场总线示意图:BWi率“一一,IProgramSoftwareUnityProSSlave1:RemoteI/OSlave2:RemoteI/OSTB:STBN