摘要：隨著電控系統(tǒng)的復(fù)雜化，越來越多的設(shè)備信號需接入到更靈活的系統(tǒng)中，但現(xiàn)場很多設(shè)備只有CAN口，為此根據(jù)實際工程需求提供了一種CAN總線設(shè)備轉(zhuǎn)接到以太網(wǎng)的技術(shù)方案，并給出了系統(tǒng)組成部分硬件及軟件的設(shè)計與實現(xiàn)。

    1 控制系統(tǒng)架構(gòu)
    CAN總線由于具有結(jié)構(gòu)簡單、信息幀短、應(yīng)用靈活方便、可靠性強等優(yōu)點，在環(huán)境干擾因素多、突發(fā)性事件頻發(fā)的現(xiàn)場具有不可替代的地位，因此在不同領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用和推廣，但也存在無法直接連接網(wǎng)絡(luò)的局限性，不適合遠距離信息傳遞。而以太網(wǎng)可利用網(wǎng)絡(luò)進行遠距離通信，恰好與CAN總線互足，可把設(shè)備控制信息方便、快速地傳送到后臺監(jiān)控或非CAN總線的設(shè)備中，以及時獲知現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，方便上位系統(tǒng)監(jiān)控。基于CAN-Ethernet的控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

    2 CAN-Ethernet網(wǎng)關(guān)
    工程現(xiàn)場需要給設(shè)備配置HMI人機界面，該人機界面支持Modbus TCP通信協(xié)議，但控制器不支持Modbus協(xié)議，所以采用ENC-318 CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)可作為TCP通信從站，配置IP、端口和波特率，支持CAN2.0A、CAN2.0B標準協(xié)議和04、16功能碼。通過配置軟件EC-123配置網(wǎng)關(guān)IP、端口號及CAN端的波特率，擴展幀還是標準幀。
    該網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)通信原理如圖2所示，CAN幀的數(shù)據(jù)收發(fā)都有對應(yīng)緩存，CAN端和以太網(wǎng)端進行數(shù)據(jù)交互時都是先將數(shù)據(jù)存人緩存，接收方再按兩者之間正確的對應(yīng)格式進行處理。

    3 控制器軟件設(shè)計
    CAN的正常數(shù)據(jù)收發(fā)，因為每個控制柜只有一個HMI屏，所以可用CAN幀的ID識別報文，而不占用常規(guī)的8字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)。 CAN通信協(xié)議采用CAN2. 0A標準幀，通信數(shù)據(jù)格式定義如下：
typedef struct
｛
    UINT3 2 cob id：11；
      UINT32 rtr：1；
    UINT32 len；
    UINT32 hdata；
    UINT32 ldata；
｝FpgaCanAppFrame；
    為實現(xiàn)CAN總線與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)互通，控制器軟件側(cè)主要設(shè)計了數(shù)據(jù)初始化、CAN收發(fā)數(shù)據(jù)、通信數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)間交互處理功能塊。其中，數(shù)據(jù)初始化部分完成數(shù)據(jù)的初值顯示；收發(fā)數(shù)據(jù)完成控制器到屏的數(shù)據(jù)上傳顯示和屏到控制器的操控內(nèi)容下發(fā)；通信數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)間交互處理則完成上傳數(shù)據(jù)的準備和下發(fā)數(shù)據(jù)的處理過程，這兩部分內(nèi)容都放在1ms任務(wù)線程中周期執(zhí)行。
    3.1上傳數(shù)據(jù)
    控制器端發(fā)送的數(shù)據(jù)是標準CAN幀格式，對應(yīng)Modbus協(xié)議的04功能碼。其中，III用來區(qū)分具體變量，rtr定義為0表示數(shù)據(jù)幀，因為控制器在做幀數(shù)據(jù)時將8個字節(jié)分成了高低各4個字節(jié)進行數(shù)據(jù)傳輸，所以在與HMI通信變量交互時，分別用的高低4個字節(jié)表示一個變量以提高傳輸效率。通過一個獨立函數(shù)進行需要上傳數(shù)據(jù)的準備，當上傳數(shù)據(jù)準備好后，數(shù)據(jù)會周期性自動地發(fā)送到CAN-Ethernet網(wǎng)關(guān)的CAN端緩沖區(qū)內(nèi)。
    當HMI進行04碼功能查詢時，再通過Modbus協(xié)議形式上傳至HMI，屏端根據(jù)報文內(nèi)容將每個變量解析并由相應(yīng)控件顯示。CAN上傳數(shù)據(jù)流程如圖3所示。

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