本文主要介绍了基于多DSP 的CAN 总线通信电机控制系统的设计, 利用PC 机作为监控主机, 采用CAN 总线接口卡实现CAN 协议的物理层和数据链路层, 最终实现对各节点电机的监控和管理。设计充分利用TI 公司TMS320F2407A 的高速运算能力和丰富的片内外资源, 采用C语言进行编程。实验结果证明了其有效性和可靠性。
传统的多电机控制系统适用于要求不高、相对简单、电机分布比较集中的场合。而对于运动控制中实时性、可靠性、可扩展性、传输距离、传输速度等要求较高的场合, 需要采用高传输速度、远传输距离、可靠性较高的通信方式和处理速度快、功能强大、能够实现复杂控制策略的处理器。
控制器局域网CAN(Controller Area Network)是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。它属于现场总线范畴, 与现有的其它总线相比, 它是一种分散式、数字化、双向、多站点的通信系统, 具有速率高、可靠性好、智能化高、连接方便等诸多优点, 在分布式测试和工业控制等相关领域的应用越来越广泛。数字信号处理器( Digital Signal Processor, DSP) 是一种高速专用微处理器, TMS320F2407A 运算功能强大, 能实现高速输入和高速率传输数据, 且带CAN 总线接口。它专门处理以运算为主且不允许延迟的实时信号, 可高效进行快速傅里叶变换运算。数字信号处理器的精度高, 可靠性好, 其先进的品质与性能可为电机控制提供高效可靠的平台。
鉴于CAN 总线的通信优势和DSP 的强大处理能力, 利用二者完全可以设计完成要求较高的多电机控制网络系统。这种功能强大、智能化和网络化程度较高的网络系统满足了工艺复杂、要求较高的多电机控制, 它正在兴起并成为多电机控制网络系统的发展趋势。
基于CAN 总线网络的新型多电机同步控制系统, 采用总线式多主多从网络拓扑结构。当系统中不仅有工程师层还包括管理层即多个主节点时, 主主通信将实现不同功能主节点的交流( 如图1) 。整个控制系统由三部分组成:CAN 总线、上级PC 机、DSP 控制系统。系统采用PC 机作为监控主机,实现对各节点的监控和管理;CAN 总线接口卡完成CAN 协议的物理层和数据链路层功能, 实现PC 机与CAN 总线之间的通信; 各从节点通过DSP 完成数据的收发和对交流电机的控制。
主节点采用PC 微机( 或其他兼容机) , 通过PCI 总线双路智能CAN 网卡( 通信适配器) 与CAN 总线相连, 进行信息交换。CAN 网卡电路共分为三大部分: 由DS89C420 微处理机、74LS373 锁存器、32KB 的RAM62256、32KB 的EPROM27256组成的主机部分; 双口RAMIDT7005S35PF 及其控制电路; 由SJA1000、光电隔离电路、82C250 组成的CAN 控制器和CAN 总线接口电路。
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