基于PC104總線的CANOPEN主控設備及控制方法技術

本發明專利技術提供一種基于PC104總線的CANOPEN主控設備及控制方法，該設備包括PC104單板計算機、CANOPEN主站通信卡和電源板，PC104單板計算機通過PC104總線與CANOPEN主站通信卡連接；CANOPEN主站通信卡包括CANOPEN協議控制器和由邏輯門電路形成的PC104總線接口電路、地址轉換器、鎖存器、緩存器；PC104總線接口電路輸入端連接PC104總線，輸出端分別連接地址轉換器、鎖存器、緩存器和CANOPEN協議控制器；電源板輸入端連接外部電源，輸出端分別連接PC104單板計算機和CANOPEN主站通信卡。通過在PC104單板計算機上擴展一個通用具有PC104總線接口的CANOPEN主站通信卡，完成CANOPEN協議控制器控制時序完全由邏輯門電路完成，無需可編程設備參與，方便更新和維護。

【技術實現步驟摘要】
基于PC104總線的CANOPEN主控設備及控制方法
本專利技術涉及基于CANOPEN網絡技術的機車車輛的網絡控制裝置技術，尤其涉及一種基于PC104總線的CANOPEN主控設備及控制方法。
技術介紹
由于可靠性、實時性、低成本、抗干擾性、兼容能力等多個方面的優勢，CAN-bus(CAN-BUS即CAN總線技術，全稱為“控制器局域網總線技術ControllerAreaNetwork-BUS”，Can-Bus總線技術最早被用于飛機、坦克等武器電子系統的通訊聯絡上,將這種技術用于民用汽車最早起源于歐洲，在汽車上這種總線網絡用于車上各種傳感器數據的傳遞。)與其高層協議CANOPEN(是一種架構在控制局域網路“ControlAreaNetwork,即CAN”上的高層通訊協定，包括通訊子協定及設備子協定常在嵌入式系統中使用，也是工業控制常用到的一種現場總線)已成為了車輛數據通信系統的標準，并普遍應用于所有的可移動設施，例如地鐵火車、船舶艦艇、升降電梯、重載車輛、工程機械、運動系統、分布式控制網絡等。大部分的通用I/O模塊、驅動器、智能傳感器、PLC的生產廠商都提供支持CAN-bus與CANOPEN標準的產品。只要符合CANOPEN協議標準及其設備協議子集標準的系統，就可以在功能和接口上保證各廠商設備的互用性和可交換性。CANOPEN標準定義了應用層、通信子協議以及各種應用規范，CANOPEN的主控設備及從設備均需要滿足這些規范。現有的CANOPEN主控設備一般采用自帶CAN協議控制器的處理器或者由可編程邏輯器件完成外置CAN協議控制器時序轉換的處理器；自帶CAN協議控制器的處理器處理能力不足，很難超過100MIPS，而且RAM，flash等外設資源有限；由可編程邏輯器件完成外置CAN協議控制器時序轉換的處理器通過可編程邏輯器件程序的更新以滿足CAN協議控制器讀/寫周期時序，需要更新處理器和可編程邏輯器件兩處程序，可維護性不強。
技術實現思路
本專利技術提供一種基于PC104總線的CANOPEN主控設備及控制方法，用于克服現有技術中的缺陷，大大增強主控設備的可維護性。本專利技術提供一種基于PC104總線的CANOPEN主控設備，包括：PC104單板計算機，通過PC104總線與CANOPEN主站通信卡連接；所述CANOPEN主站通信卡，包括PC104總線接口電路、地址轉換器、鎖存器、緩存器和CANOPEN協議控制器，所述PC104總線接口電路、地址轉換器、鎖存器、緩充器由邏輯門電路形成；所述PC104總線接口電路輸入端連接所述PC104總線，輸出端分別連接所述地址轉換器、鎖存器、緩存器和所述CANOPEN協議控制器；電源板，輸入端連接外部電源，輸出端分別連接所述PC104單板計算機和CANOPEN主站通信卡，用于將外部電源轉換成工作電壓向PC104單板計算機和CANOPEN主站通信卡供電。本專利技術還提供一種基于PC104總線的CANOPEN控制方法，包括寫卡步驟和讀卡步驟，其中：所述寫卡步驟包括以下步驟：步驟S1，PC104單板計算機根據操作者的輸入生成控制信號，所述控制信號通過PC104總線傳輸至PC104接口電路輸入端，所述控制信號中包含用于控制所述CANOPEN協議控制器時序的控制指令、用于指定所述CANOPEN協議控制器接收的識別地址信息和用于操作者指定訪問的設備的訪問地址信息；步驟S2，所述地址轉換器從所述PC104接口電路輸入端獲取所述控制信號，并比較所述識別地址信息與預設地址信息是否相同，如果相同則同時導通PC104接口電路輸出端與所述鎖存器及PC104接口電路輸出端與所述緩存器，進行下述步驟；如果不同則同時斷開PC104接口電路輸出端與所述鎖存器及PC104接口電路輸出端與所述緩存器；步驟S3，所述鎖存器記錄所述識別地址信息，并把該識別地址信息傳送給所述CANOPEN協議控制器；步驟S4，所述緩存器將接收到的所述控制指令寫入所述CANOPEN協議控制器中；所述讀卡步驟包括以下步驟：步驟W1，所述CANOPEN協議控制器接收來自于外部設備的反向控制信號；步驟W2，所述反向控制信號經所述緩存器讀入所述PC104接口電路，進而讀入PC104總線；經過多次上述寫卡步驟和讀卡步驟的交替循環最后在CANOPEN協議控制器中形成用于控制外部設備的控制命令。本專利技術提供的基于PC104總線的CANOPEN主控設備及控制方法，通過在PC104單板計算機上，擴展一個通用具有PC104總線接口的CANOPEN主站通信卡，從而實現具有CANOPEN主控能力的設備，完成CANOPEN的總線主功能；其中CANOPEN協議控制器可采用獨立CAN控制器的芯片，CANOPEN協議控制器控制時序完全由邏輯門電路完成，無需可編程設備參與，方便更新和維護。附圖說明圖1為本專利技術實施例一提供的主控設備的硬件結構框圖；圖2為本專利技術實施例一提供的主控設備的信號流程圖；圖3為本專利技術實施例一提供的主控設備的電路圖；圖4為本專利技術實施例二提供的主控設備的信號流程圖；圖5為本專利技術實施例二提供的主控設備的電路圖；圖6為本專利技術實施例一提供的主控設備的軟件流程圖。具體實施方式實施例一如圖1-3所示，本專利技術實施例提供一種基于PC104總線的CANOPEN主控設備，包括PC104單板計算機1、CANOPEN主站通信卡2和電源板3，PC104單板計算機1通過PC104總線與CANOPEN主站通信卡2連接；PC104總線包括控制總線41、地址總線42和數據總線43；CANOPEN主站通信卡2包括PC104總線接口電路21、地址轉換器22、鎖存器23、緩存器24和CANOPEN協議控制器25，PC104總線接口電路21、地址轉換器22、鎖存器23、緩充器24均由邏輯門電路形成；PC104總線接口電路21輸入端連接PC104總線，PC104總線接口電路21輸出端分別連接地址轉換器22、鎖存器23、緩存器24和CANOPEN協議控制器25；電源板3輸入端連接外部電源，電源板3輸出端分別連接PC104單板計算機1和CANOPEN協議控制器，用于將外部電源轉換成工作電壓向PC104單板計算機和CANOPEN主站通信卡2供電。CANOPEN主站通信卡2上設有CANOPEN接口20，CANOPEN接口20用于通過CAN總線與外部設備連接。電源板實現外部DC110/24V與工作電壓DC5V之間的轉換，給PC104單板計算機1及CANOPEN主站通信卡2供電；PC104單板計算機實現CANOPEN主控代碼集成，實現主控代碼的應用層，同時通過控制總線、地址總線、數據總線訪問CANOPEN主站通信卡2；基于CANOPEN主站通信卡2實現CANOPEN協議控制器25的物理層和數據鏈路層。地址轉換器22從PC104總線上獲取控制信號的讀寫地址等，經過邏輯轉換控制鎖存器及緩存器從PC104接口電路中分別獲取指定訪問的設備的訪問地址和控制指令，經鎖存器及緩存器輸出的訪問地址和控制指令即可以訪問CANOPEN協議控制器SJA1000，從而完成CANOPEN協議的數據鏈路層和物理層。本專利技術中的SJA1000通信接口卡內部沒有可編程邏輯器件，完全有74系列門電路完成芯片控制邏輯。上述基于PC104總線的CANO本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于PC104總線的CANOPEN主控設備，其特征在于，包括：PC104單板計算機，通過PC104總線與CANOPEN主站通信卡連接；所述CANOPEN主站通信卡，包括PC104總線接口電路、地址轉換器、鎖存器、緩存器和CANOPEN協議控制器，所述PC104總線接口電路、地址轉換器、鎖存器和緩充器均由邏輯門電路形成；所述PC104總線接口電路輸入端連接所述PC104總線，所述PC104總線接口電路輸出端分別連接所述地址轉換器、鎖存器、緩存器和CANOPEN協議控制器；電源板，輸入端連接外部電源，輸出端分別連接所述PC104單板計算機和CANOPEN主站通信卡，電源板用于將外部電源轉換成工作電壓并向PC104單板計算機和CANOPEN主站通信卡供電。

【技術特征摘要】
1.一種基于PC104總線的CANOPEN控制方法，其特征在于，所述方法適用于基于PC104總線的CANOPEN主控設備，所述主控設備包括：PC104單板計算機，通過PC104總線與CANOPEN主站通信卡連接；所述CANOPEN主站通信卡，包括PC104總線接口電路、地址轉換器、鎖存器、緩存器和CANOPEN協議控制器，所述PC104總線接口電路、地址轉換器、鎖存器和緩充器均由邏輯門電路形成；所述PC104總線接口電路輸入端連接所述PC104總線，所述PC104總線接口電路輸出端分別連接所述地址轉換器、鎖存器、緩存器和CANOPEN協議控制器；電源板，輸入端連接外部電源，輸出端分別連接所述PC104單板計算機和CANOPEN主站通信卡，電源板用于將外部電源轉換成工作電壓并向PC104單板計算機和CANOPEN主站通信卡供電；所述方法包括寫卡步驟和讀卡步驟，其中：所述寫卡步驟包括以下步驟：步驟S1，PC104單板計算機根據操作者的輸入生成控制信號，所述控制信號通過PC104總線傳輸至PC104接口電路輸入端，所述控制信號中包含用于控制所述CANOPEN協議控制器時序的控制指令、用于指定所述CANOPEN協議控制器接收的識別地址信息和用于操作者指定訪問的設備的訪問地址信息；步驟S2，所述地址轉換器從所述PC104接口電路輸入端獲取所述識別地址信息，并比較所述識別地址信息與預設地址信息是否相同，如果相同則同時導通PC104接口電路輸出端與所述鎖存器及PC104接口電路輸出端與所述緩存器，進行下述步驟；如果不同則同時斷開PC104接口電路輸出端與所述鎖存器及PC104接口電路輸出端與所述緩存器；步驟S3，所述鎖存器記錄...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王延超，吳濤，魯振山，孫文靜，
申請(專利權)人：北車大連電力牽引研發中心有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21