摘　要：以液壓綜合試驗臺控制系統中各參量的檢測與控制為 例介紹CAN總線在機電一體化中的應用。文中介紹了CAN接口電路設計、SJA1000 CAN控制器 的初始化流程和液壓綜合試驗臺控制系統的設計。 關鍵詞：CAN總線；液壓；SJA1000 0、引言 在傳統的液壓控制系統中，對系統的控制主要采用機械手段。而采用傳統的 機械方法控制液壓系統，使得整個系統的體積增大，同時增加系統復雜度和維護難度。隨著 計算機技術、現場總線技術及人工智能等技術的發展，使越來越復雜的液壓控制系統有良好 的發展前景。基于以上特點，該試驗臺采用CAN總線技術實現實時控制，用于液壓軟管脈沖 壓力試驗，對被試件施加脈沖壓力以測試軟管的壽命。 1、CAN接口電路的設計 CAN總線節點接口電路如圖1所示。P89LPC932是單片封裝的高性能、低功耗的 帶片內8KFlash的微控制器，其指令執行時間只需2到4個時鐘周期，6倍于標準80C51器件。P 89LPC932內部主要集成了字節方式的I2C總線、SPI接口、UART通信接口、實時時鐘、EEPR OM、A／D轉換器、ISP／IAP在線編程和遠程編程方式等一系列有特色的功能部件；其可用I ／O口數為24～26。該微控制器在低電壓（3 V）下工作，可以很好的工作在以電池供電的 便攜式系統中。其集成了許多系統級的功能，適合于許多要求高集成度、低成本的 場合；可以大大減少元件的數目和電路板面積，滿足多方面的性能要求。 SJA1000是獨立的CAN通信控制器，它支持CAN2.0A，CAN2.0B，與PCA82C200 CAN控制器兼容，并可替代PCA82C200；而且新增了一種工作模式（PeliCAN），使得SJA1000支持具有很多新 特性的CAN2.0B協議。SJA1000集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數 據的成幀處理，該控制器具有多主結構、總線訪問優先權、硬件濾波等 特點。 PC82C250為CAN總線收發器，是CAN控制器和物理總線間的接口，提供對總線的驅動發送能力 、對CAN控制器的差動發送能力和對CAN控制器的差動接收能力。它有很強的抗瞬間干擾和保 護總線的能力；有3種不同的工作方式即高速、斜率控制和待機。總線上的某節點掉電不會 影響總線，在40 m內實現高速應用可達1 Mbps，最多可掛110個節點。 2、試驗臺系統設計 2.1系統總體原理框圖 由于要對較多參數進行檢測和控制，為了降低整個系統的復雜度，對該試驗臺進行 模塊化處理，可以提高系統的可靠性、可維護性以及系統易于擴展。每個模塊自成一個 閉環子系統，模塊與主機之間由CAN總線連接。各模塊的數據通過CAN總線傳送到主機 。主機負責監控各個從機，向從機發布指令，并接收處理從機傳來的檢測數據，顯示數據信 息和壓力波形。CAN接口電路負責各節點間的串行通信。系統總體原理框圖如圖2所示。 2.2主系統壓力控制 主系統壓力控制如圖3所示。此子系統的工作過程是：主油泵（單向定量液壓泵）通 過高速開關閥和三位四通電液換向閥向增壓器左腔注入液壓油，微控制器通過壓力傳感器對 增壓器左腔的壓力進行實時檢測，當增壓器左腔的壓力達到預定值時，微控制器關掉高速開 關閥并換向電液換向閥，按給定的時間保持增壓器左腔中的壓力；之后再換向電液換向閥， 把增壓器左腔中的液壓油回流到主系統油池中。這樣就對被試件施加了一個周期的脈沖壓 力。通過微控制器控制高速開關閥和電液換向閥就可以對被試件施加一定頻率的 脈沖壓力。同時微控制器根據主機的命令是否將檢測到的壓力值通過CAN總線傳送到主機上 顯示出壓力波形。 2.3主系統油溫控制 在工作過程中，主系統中的液壓油不停的循環流動，必然導致油溫升高。油溫過高 ，會降低試驗臺的工作壽命，甚至可能發生事故；油溫過低，又會影響試驗臺的性能。主系 統油溫控制原理如圖4所示。微控制器通過溫度傳感器實時監測油池的溫度來控制冷卻裝置， 并將溫度值送到主機顯示；若溫度高過預定值，要進行報警。 2.4高溫系統控制 為了保證被試件軟管中的液壓油所產生的壓力在給定時間內達到給定值，使軟管承 受規定的高溫和壓力，必須由高溫油泵（單向定量液壓泵）來補充所需的壓力和溫度。其高溫 系統壓力補充控制原理如圖5所示。微控制器將檢測到的被試件所承受的壓力值發送到主機 上并顯示出其波形。 高溫系統油溫控制原理與圖4相似，只需把冷卻裝置換成加熱設備即可。必須在啟動高溫油 泵后方可以啟動加熱設備。 3、SJA1000 CAN控制器的初始化流程 進行CAN總線通信，當前模塊將采集到的數據發送到總線上供主機使用，并 接收總線上發送給該模塊的數據幀存入緩沖區，在上電或復位后，必須對SJA1000 CAN控制 器進行初始化（見圖6）。 在上電后，CAN控制器的（／RST）引腳獲得一個復位脈沖后進入復位模式。在開始對SJA1 000各個配置寄存器進行設定之前，主控制器通過讀復位／請求標識來檢測SJA1000是否進入 復位模式。為了避免微控制器的上電復位時間和SJA1000的復位時間的偏差，微控制器要等 待SJA1000完成上電復位后才能對SJA1000配置寄存器進行配置，存有配置信息的寄存器只能 在復位模式下才可進行寫入。SJA1000初始化程序在復位模式下，主控制器要配置下面的寄 存器： （1）模式寄存器（僅在PeliCAN模式下選擇應用操作模式） 接收過濾模式 自檢測模式 偵聽模式 （2）時鐘分頻寄存器 使用BasicCAN或PeliCAN模式 CLKOUT引腳是否可以使用 CAN輸入比較器是否被跳過 TX1輸出是否專門用于接收中斷輸出 （3）接收代碼和接收掩碼寄存器 定義要接收的消息的接收代碼 定義與接收代碼相關位比較的接收掩碼 （4）輸出控制寄存器 定義CAN輸出引腳TX0和TX1的配置 將這些配置信息配置到SJA1000配置寄存器后，通過消除復位模式／請求使SJA1000進入操作 模式，一定要確保復位標志真的被刪除，并且在沒有進行CAN總線通信前進入操作模式，這 可以通過讀該標志來實現。 當硬件復位處于掛起狀態即CAN控制器的（／RST）引腳為低電平時，復位模式／請求標志不能 被清除。 4、結束語 CAN總線以其高性能、高可靠性、成本低廉及其獨特的設計越來越受到人們的 重視，并被公認為最有前途的總線之一。將CAN總線技術應用于工業現場控制中，設計了硬 件電路和軟件，并得到實際應用。 參考文獻 ［1］鄔寬明.CAN總線原理和應用系統設計 ［2］Philips Semiconductor.Application Notes and Development Tools for 80C51 Microcontrollers