CAN总线在基于ARM嵌入式数控系统中的应用
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文 章 编 号 ：０ １９ ４ （０ ８ ０ ．０ ５０ １０ ．９ ４ ２０ ）７０ ２ －３
Ｃ Ｎ 总线在基 于 ＡＲ 嵌 入式数 控 系统 中的应 用 Ａ Ｍ
张 健， 蒋新 华 ， 兴 武 陈
（ 中南 大 学 信 息科 学 与 工程 学 院 ， 沙 ４ ０ ８ ） 长 １ ０ ３
目前 ．在数 控 机 床 通 讯 方 面 ．采 用 较 多 的是
Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ ［ 完全 采用 Ｃ Ｒ ＦＢ Ｓ￣ ２ ． ＡＮ总 线通 讯方式 的 目前还 没有 。本系统 采用 ３ ２位 Ａ Ｍ 处 理器 ． Ｃ Ｎ总 线 Ｒ 对 Ａ 通信 系统进 行 了尝试
显 示 与触 摸屏 控 制 、 Ｓ ３ Ｒ ２ ２串 口和 以太 网接 口以及 Ｕ Ｂ接 口等 电路 ： Ｓ 志 码 ： Ｂ
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｐ ｉ ｔｏ ｆ ＣＡＮ ｓ ｉ ｃ Ｂｕ ｎ Ｅｍｂ ｄ ｅ ｅ ｄ ｄ ＣＮＣ Ｓ ｓｅ ｓ ｄ ｏ ｙ ｔｍ Ｂａ ｅ ｎ ＡＲＭ
Ｚ ＨＡＮＧ ｉｎ Ｉ Ｊａ ，ＪＡＮＧ ｎ ｈ ａ Ｘｉ — ｕ ，ＣＨＥＮ Ｘｉｇ Ｗ ｎ— Ｕ
基 金 项 目 ： 建 省 经 贸 委 消 化 吸 收 再 创新 项 目资助 （ 经 贸计 财 【０ ６８ ４号 ） 福 闽 ２ ｏ 】０ 作者简介 ： ￣ （９ ０ ， ， 士 研 究 生 ， 究 方 向为 嵌 入 式 开 放 式 数 控 系统 ； 新 华 （９ ６ ）男 ， 授 ， 士生 导 师 ， 究 １ ８一）男 硕 研 蒋 １５ 一 ， 教 博 研
３ 数控 系 统所必 需 的机 床面板 信号 控制 与显示 ）
１ 系统 构 成
图 １所 示 为基 于 Ａ Ｍ９多 处 理 器 六 轴 嵌 入 式 Ｒ
收 稿 日期 ：０ ７ １ — ４ 修 订 日期 ：０ ８ ０ — １ ２０—０２ ： ２ ０ — ３ ２
等各 个结 构模 块 电路 （ 括指 令触 发 与开关 量控 制 包 Ｐ Ｃ、 ＤＣ与 Ｄ Ｃ等 电路 控制 等 ） 通 过 Ｃ Ｎ总 线 Ｌ Ａ Ａ 均 Ａ
（ｃ ｏ ｌｏ ｎｏｍａｉｎ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｅ ｔ ｌＳ ｕｈ Ｕ ｉｅｓｔ，Ｃｈ ｎ ｓａ ４ ０ ８ ， ｉａ Ｓ ｈｏ ｆＩｆｒ ｔ ｎ ｉｅ ｒｎ ，Ｃ ｎｒ ｏ ｔ ｎｖ ｒｉ ｏ ａ ｙ ａ ｇ ｈ １ ０ ３Ｃｈｎ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｕｓ ｓ ｔ ｅ ｒ ａ － ｉ ｈ ｒｃ ｅ ｎ ｅ ｉｂ ｌ ｙ ｏ ＡＮ ＵＳ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｅ ｏ ａ ｃ ＮＣ ｓｒ ｃ ： ｅ ｈ ｅ ｌ ｔｍｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ａ ｄ ｒｌ ｉ ｔ ｆ Ｃ Ｂ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ Ｃ ｍａ ｈ ｎ ． ｈ ａ ｉ ｆｍ ｆ ｃ ｉ ｅＴ ｅ
性 、 时性 和灵 活性 。因此 ， Ａ 已经 在汽 车 、 空 、 实 ＣＮ 航 工业控 制 、 安全 防护等 领域 得 到 了广 泛应用 ｆ １ Ｊ 。
数 控 系统 。 它具有 以下 特点 ：
１ 六个 伺 服电动机 各 由一个 下 位机控 制 。上位 ）
机 和 下位 机均 以 Ａ Ｍ９微 控 制器 为核 心 ．对 其 Ｓ Ｉ Ｒ Ｐ 接 口进 行 扩展 ． 过 Ｃ Ｎ总 线 电路 进 行 通讯 ． 通 Ａ 组成 全数 字式 的数 控系统 ： ２ 上 位 机 还 包 含 了键 盘 输 入 、 Ｅ 显 示 、 Ｃ ） ＬＤ ＬＤ
ｃ ｎ ｒｌ ｒ ￥ Ｃ ４ ０ ｆ ｐ ｓｔ ｎ ｏ ｔｏｌ ｅ ３ ２ １ ｏ ｏ ｉ ｏ ｍａ ｈｎ ｃ ｍｍｕ ｉａｅ ｉ Ｃ ｂ ｓ ｏ ｔ ｌ ｒ ｈ ｏ ｇ Ｓ Ｉ ｎｅ ａ ｅ Ｔ ｅ ａａ ｉ ｃ ｉｅ ｏ ｎ ｃ ｔ ｗ ｔ ｈ ＡＮ ｕ ｃ ｎｒ ｌ ｔ ｒ ｕ ｈ Ｐ ｉ ｔｒ ｃ ． ｈ ｄ ｔ ｓ ｏｅ ｆ ｔ ｓ ｔ ｄｂ ｒ ｍｉ ｅ ｙ ＭＣＵ ｉ ｈ ｇ ｄ ｉｔ ｔ ｄ ｄ ｆｒ ａ ｏ ｆ ｒ ｉ ｇ ｔ ｎ ａ ｔ ｓ ｃ ａ ｅ ｎｏ ｓ ｎ ｎ ｒ ａ ａ ｏ ｔ ｃ ｎ ｏ ｎ ｏ ＣＡＮ ２０ ａ ｒ ｅ ｎ ｙ Ｃ ｏ ｔｏｌｒ ｈ ｎ ｔ ｅ ｍ ｍ ． ｇ ｅ ｍｅ ｔ ｂ ＡＮ ｃ ｎ ｒ ｌ ．Ｔ ｅ ｈ ｅ ｄ ｔｓ ａｅ ｓ ｎ ｏ ｒｌ ｔｄ ｎ ｄ ｓ ｏ ＡＮ ＢＵ ｎ ｔ ｅ ｆｒ ｓ ａ ｅｗｈ ｃ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｆ ｅ ａ ｉ ｓ ｖｏ ｍｏｏ ． ａａ ｅ ｔ ｔ ａｅ ｏ ｅ Ｃ Ｓ ｉ ｈ ｍ ｏ ｍｅ ｓ ｇ ． ｉｈ ｔ ｏ ｔ ｖ — ｘｓ ｅ ｌ ｔｒ ｒ ｅ ｆ ｏ ｆ ｏ ｉ ＇
摘 要 ：利 用 Ｃ Ｎ 总 线 的 实 时 性 和 可 靠 性 来 提 高 数 控 机 床 的 性 能 。 上 位 机 采 用控 制 器 Ａ
￥ Ｃ ４１ ， 过 Ｓ Ｉ串行 通 讯 接 １ 实现 ＭＣ 与 Ｃ ３ ２ ０通 Ｐ ： ２， Ｕ ＡＮ 总 线控 制 器之 间 的通 讯 。 由 ＭＣＵ传 输
Ｋｅ ｏｄ ： Ｒ ９ Ｃ Ｎ ｂ ｓＳ Ｉｃｍ ｕ ｒｎｍｅｉ ｏ ｔ ｌ（Ｎ ）ｓｓ ｍ ｙ ｗ ｒｓＡ Ｍ ；Ａ ｕ ；Ｐ ； ｐ ｔ ｕ ｒ ａ ｃｎｒ Ｃ Ｃ ｙｔ ｏ ｅ ｃ ｌ ｏ ｅ
Ｃ Ｎ是 一种 多 主方 式 的 串行 通讯 总 线 ． Ａ 与一 般 的 通 信 总 线 相 比 ． Ａ 总 线 的数 据 通 信 具 有 可 靠 ＣＮ
的数 据 经过 Ｃ ＡＮ控 制 器 的 处 理 ． 转换 成符 合 Ｃ ２０协 议 的 标 准 格 式 ． ＡＮ ． 以报 文 形 式 发 送 到
Ｃ Ｎ总 线 上 的相 关 节点 ． Ａ 完成 对六 轴 伺 服 电机 的 运 动控 制
关键 词 ： Ｒ ９ Ｃ Ｎ总线 ； Ｐ ； 算机 数 控 系统 Ａ Ｍ ；Ａ Ｓ Ｉ计
文 章 编 号 ：０ １９ ４ （０ ８ ０ ．０ ５０ １０ ．９ ４ ２０ ）７０ ２ －３
Ｃ Ｎ 总线在基 于 ＡＲ 嵌 入式数 控 系统 中的应 用 Ａ Ｍ
张 健， 蒋新 华 ， 兴 武 陈
（ 中南 大 学 信 息科 学 与 工程 学 院 ， 沙 ４ ０ ８ ） 长 １ ０ ３
目前 ．在数 控 机 床 通 讯 方 面 ．采 用 较 多 的是
Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ ［ 完全 采用 Ｃ Ｒ ＦＢ Ｓ￣ ２ ． ＡＮ总 线通 讯方式 的 目前还 没有 。本系统 采用 ３ ２位 Ａ Ｍ 处 理器 ． Ｃ Ｎ总 线 Ｒ 对 Ａ 通信 系统进 行 了尝试
显 示 与触 摸屏 控 制 、 Ｓ ３ Ｒ ２ ２串 口和 以太 网接 口以及 Ｕ Ｂ接 口等 电路 ： Ｓ 志 码 ： Ｂ
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｐ ｉ ｔｏ ｆ ＣＡＮ ｓ ｉ ｃ Ｂｕ ｎ Ｅｍｂ ｄ ｅ ｅ ｄ ｄ ＣＮＣ Ｓ ｓｅ ｓ ｄ ｏ ｙ ｔｍ Ｂａ ｅ ｎ ＡＲＭ
Ｚ ＨＡＮＧ ｉｎ Ｉ Ｊａ ，ＪＡＮＧ ｎ ｈ ａ Ｘｉ — ｕ ，ＣＨＥＮ Ｘｉｇ Ｗ ｎ— Ｕ
基 金 项 目 ： 建 省 经 贸 委 消 化 吸 收 再 创新 项 目资助 （ 经 贸计 财 【０ ６８ ４号 ） 福 闽 ２ ｏ 】０ 作者简介 ： ￣ （９ ０ ， ， 士 研 究 生 ， 究 方 向为 嵌 入 式 开 放 式 数 控 系统 ； 新 华 （９ ６ ）男 ， 授 ， 士生 导 师 ， 究 １ ８一）男 硕 研 蒋 １５ 一 ， 教 博 研
３ 数控 系 统所必 需 的机 床面板 信号 控制 与显示 ）
１ 系统 构 成
图 １所 示 为基 于 Ａ Ｍ９多 处 理 器 六 轴 嵌 入 式 Ｒ
收 稿 日期 ：０ ７ １ — ４ 修 订 日期 ：０ ８ ０ — １ ２０—０２ ： ２ ０ — ３ ２
等各 个结 构模 块 电路 （ 括指 令触 发 与开关 量控 制 包 Ｐ Ｃ、 ＤＣ与 Ｄ Ｃ等 电路 控制 等 ） 通 过 Ｃ Ｎ总 线 Ｌ Ａ Ａ 均 Ａ
（ｃ ｏ ｌｏ ｎｏｍａｉｎ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｅ ｔ ｌＳ ｕｈ Ｕ ｉｅｓｔ，Ｃｈ ｎ ｓａ ４ ０ ８ ， ｉａ Ｓ ｈｏ ｆＩｆｒ ｔ ｎ ｉｅ ｒｎ ，Ｃ ｎｒ ｏ ｔ ｎｖ ｒｉ ｏ ａ ｙ ａ ｇ ｈ １ ０ ３Ｃｈｎ ）
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数 控 系统 。 它具有 以下 特点 ：
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机 和 下位 机均 以 Ａ Ｍ９微 控 制器 为核 心 ．对 其 Ｓ Ｉ Ｒ Ｐ 接 口进 行 扩展 ． 过 Ｃ Ｎ总 线 电路 进 行 通讯 ． 通 Ａ 组成 全数 字式 的数 控系统 ： ２ 上 位 机 还 包 含 了键 盘 输 入 、 Ｅ 显 示 、 Ｃ ） ＬＤ ＬＤ
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Ｋｅ ｏｄ ： Ｒ ９ Ｃ Ｎ ｂ ｓＳ Ｉｃｍ ｕ ｒｎｍｅｉ ｏ ｔ ｌ（Ｎ ）ｓｓ ｍ ｙ ｗ ｒｓＡ Ｍ ；Ａ ｕ ；Ｐ ； ｐ ｔ ｕ ｒ ａ ｃｎｒ Ｃ Ｃ ｙｔ ｏ ｅ ｃ ｌ ｏ ｅ
Ｃ Ｎ是 一种 多 主方 式 的 串行 通讯 总 线 ． Ａ 与一 般 的 通 信 总 线 相 比 ． Ａ 总 线 的数 据 通 信 具 有 可 靠 ＣＮ
的数 据 经过 Ｃ ＡＮ控 制 器 的 处 理 ． 转换 成符 合 Ｃ ２０协 议 的 标 准 格 式 ． ＡＮ ． 以报 文 形 式 发 送 到
Ｃ Ｎ总 线 上 的相 关 节点 ． Ａ 完成 对六 轴 伺 服 电机 的 运 动控 制
关键 词 ： Ｒ ９ Ｃ Ｎ总线 ； Ｐ ； 算机 数 控 系统 Ａ Ｍ ；Ａ Ｓ Ｉ计