组态环境下对CAN232接口卡驱动程序的设计.doc

关键字：CAN总线、CAN232智能接口卡、引言 随着工业测控技术和生产自动化技术的不断进步,传统的RS-232、RS-485和CCITTV.24通信技术已不能适应现代化的工业控制需要,而现场总线(Fieldbus)以其低廉的价格、可靠的性能而逐步成为新型的工业测控领域的通信技术。现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,是一种开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。汇集了计算机技术、网络通信技术和自动控制技术(3C)的现场总线技术,从20世纪80年代开始发展起来,并逐步在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中得到了广泛的重视和应用。现场总线主要有以下几种类型:基金会现场总线(FF)、LonWorks、ProfiBus、CAN、HART,而其中CAN因为具有高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到关注,现已形成国际标准,被公认为几种最有前途的现场总线之一。由于CAN总线所具有的突出优点,应用范围越来越广泛，总线与计算机网络的通讯也成为一个大家很感兴趣的课题。计算机通过CAN232智能接口卡与CAN总线进行通讯便是其中的一种方式。本章1：CAN的基本知识1.1：什么是CAN CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN 被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置 ECU 之间交换信息，形成汽车电子控制网络。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10km时，CAN仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。 1.2：CAN-BUS的发展史在 1980 年的早些时候，Bosch 公司的工程师就开始论证当时的串行总线用于客车系统的可行性。因为没有一种现成的网络方案能够完全满足汽车工程师们的要求，于是，在1983年初，Uwe Kiencke开始研究一种新的串行总线。新总线的主要方向是增加新功能、减少电气连接线，使其能够用于产品，而非用于驱动技术。来自 Mercedes-Benz 的工程师较早制定了总线的状态说明，而 Intel 也准备作为半导体生产的主要厂商。当时聘请的顾问之一是来自于德国 Applied Scienc大学教授 WolfhardLawrenz 博士给出了新网络方案的名字“Controller Area Network”,简称 CAN。来自Karlsruhe大学的教授Horst Wettstein博士也提供了理论支持。1986年2月，在底特律的汽车工程协会大会上，由Bosch公司研究的新总线系统被称为“汽车串行控制器局域网”。Uwe Kiencke、 Siegfried Dais 和 Martin Litschel 分别介绍了这种多主网络方案。此方案基于非破坏性的仲裁机制，能够确保高优先级报文的无延迟传输。并且，不需要在总线上设置主控制器。此外，CAN 之父上述几位教授和 Bosch 公司的 Wolfgang Borst、Wolfgang Botzenhard、Otto Karl、Helmut Schelling、Jan Unruh 已经实现了数种在 CAN 中的错误检测机制。该错误检测也包括自动断开故障节点功能，以确保能继续进行剩余节点之间的通讯。传输的报文并非根据报文发送器/接收器的节点地址识别（几乎其它的总线都是如此），而是根据报文的内容识别。同时，用于识别报文的标识符也规定了该报文在系统中的优先级。随着CAN-BUS的发展和应用范围的不断扩大，各种方案层出不穷，各厂家亟需将其标准化。于是，在1990年，Bosch CAN规范（CAN 2.0 版）被提交给国际标准化组织。在数次行政讨论之后，应一些主要的法国汽车厂商要求，增加了“VehicleArea Network（VAN）”内容，并于1993年11月出版了CAN 的国际标准 ISO11898。除了 CAN 协议外，它也规定了最高至 1Mbps 波特率时的物理层。同时，在国际标准 ISO11519-2 中也规定了CAN数据传输中的容错方法。1995 年，国际标准 ISO11898 进行了扩展，以附录的形式说明了29位 CAN 标识符。但所有出版的 CAN 规范均包含错误或者不完整。因此，为避免出现不兼容的 CAN 应用，Bosch 公司一直在进行验证 CAN 芯片是否基于Bosch 的CAN参考模型的工件。当前，修订的CAN 规范正在标准化中。ISO11898-1 称为“CAN 数据链路层”，ISO11898-2 称为“非容错 CAN 物理层”，ISO11898-3 称为“容错 CAN 物理层”。目前，CAN 协议仍处在改进之中。从2000年开始，一个由数家公司组成的 ISO任务组织定义了一种时间触发CAN报文传输的协议。专家将此协议定义为“时间触发通讯的CAN（TTCAN）”，计划在将来标准化为 ISO11898-4。这个CAN 的扩展已在硅片上实现，不仅可实现闭环控制下支持报文的时间触发传输，而且可以实现CAN的x-by-wire应用。因为CAN协议并未改变，所以，在同一个的物理层上，既可以实现传输时间触发的报文，也可以实现传输事件触发的报文。1.3：CAN的特点CAN 具有十分优越的特点，使人们乐于选择。这些特性包括：l CAN时到目前为止唯一有国际标准的现场总线；l CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动向其它节点发送信息，而不分主从；l 在报文笔标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求；l CAN采用非破坏总线仲裁技术，即使在网络负担很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况；l CAN节点只需通过对报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接受数据；l CAN的直接通信距离最远可达10km（速率5kbps以下），通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)；l CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；l 报文采用段帧结构，传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出错率极低；l CAN的每帧信息都CRC校验及其它检错措施，具有极好的检错效果；l CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光线，选择灵活；l CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其它节点的操作不受影响；l CAN总线具有较高的性能价格比。1.4：CAN总线的应用CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此越来越受到重视，并被公认为最有前途的现场总线。CAN技术在汽车电控制系统系统、电梯控制系统、安全监控系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等方面均得到了广泛的应用。2：CAN232智能CAN接口卡2.1：外观2.2：功能特点 CAN232 属于接口产品中一种低价、易用的 CAN开发工具。PC 只需经 RS232接口简单连接，即可实现CAN数据通讯，进行CAN信息帧的接收、发送。 CAN232接口卡也可以直接应用到嵌入式系统中，可在不改变已有硬件结构的情况下使嵌入式产品具有 CAN 通讯接口。这在已经量产的产品中应用，将更具有成本优势。 CAN232 接口卡上自带光电隔离模块，使CAN232接口卡避免由于地环流的损坏，增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。CAN232智能 CAN 接口卡配有可在 Win9X/Me、Win2000/XP 下工作的驱动程序，并包含详细的应用例程。2.3：工作原理图2.2.1 CAN232 原理框图CAN232智能CAN接口卡的工作原理如上图所示。CAN 总线数据收发由CAN控制器、CAN收发器完成；RS232接口上的数据经过电平转换后由微处理器处理。系统的核心微处理器负责实现协议控制与数据转换。为了提高系统的抗干扰能力，在CAN控制器CAN收发器之间增加了光电隔离电路。隔离电路部分自带 DC/DC 转换模块，无需外接电源。2.4：功能参数l PC接口：标准RS232接口；l CAN控制器：PHILIPS P87C591；l CAN收发器：PHILIPS PCA82C250l 数据传送速率：CAN总线速率可编程，范围在 10Kbit/s1Mbit/s 内l CAN通讯接口DB9针型插座，符合DeviceNET 和 CANopen 标准；l CAN协议：支持CAN2.0A和CAN2.0B协议，接口规范符合ISO/IS 11898；l 数据缓冲区：256字节CAN接收FIFO队列；l RS232通讯速率：用户可设置RS232通讯速率，最高可达57600 bps；l 最高帧流量：300 帧/秒（）；l 光电隔离耐压：1000VDC；l 工作环境温度：070；l 运行环境：Win9X/Me、Win2000/XP 操作系统；2.5: 软件支持CAN232 智能 CAN 接口卡随机提供功能强大的接口函数库文件(ControlCAN.h、ControlCAN.lib、ControlCAN.dll)，支持在 VC、VB、C+、Delphi 等开发环境下开发用户自己的应用程序，工作在Win9X/Me、Win2000/XP 等操作系统下，实现 CAN 协议 CAN2.0A 和 CAN2.0B 规范（PeliCAN）的数据通讯。3设备安装3.1.硬件安装使用随机配套的RS232通讯电缆连接PC的COM口与CAN232接口卡的COM口，然后，连接专用稳压电源（9V/400mA）。此时，红色的电源指示灯POWER点亮，表示CAN232已处于工作状态，等待执行指令。运行配套的CAN232测试工具TEXT232CAN，初始化COM工作参数，然后点击“连接”按钮。此后，即可设置CAN网络工作参数，进行CAN数据通讯。CAN232接口卡工作时，当绿色指示灯COM闪烁，表示CAN232接口卡正与PC进行数据通讯；当绿色指示灯CAN闪烁，表示CAN232接口卡正与CAN网络进行数据通讯。 3.2DB9针型插座引脚定义 CAN232智能CAN接口卡具有1个CAN通道，通过1个DB9针型插座CZ1与实际的CAN网络进行连接。CZ1的管脚信号定义如表3.1所示。此管脚定义符合DeviceNET和CANopen标准。表3.1 CAN连接器DB9针型插座引脚号信号功能2CAN_LCAN_L信号线7CAN_HCAN_H信号线3、6GND参考地5CAN_SHIELD屏蔽线1、4、8、9空未用 用户可以通过选配的DB9_OPEN5转换，将CZ1的信号连接至引脚的DeviceNET或CANopen网络。下面以连接至DeviceNET网络为例，介绍OPEN5插座的输出信号，如图3.1所示。图 3.1 DB9_OPEN5 连接器 3.3.信号指示灯 CAN232智能CAN接口卡具有3个LED来指示接口卡的运行状态，具体功能如下：表4.2 LED状态说明指示灯状态指示状态POWER红色系统电源指示COM绿色RS232通讯状态CAN绿色CAN通讯状态 3.4.CAN总线连接 图3.2 CAN网络结构 为了增强CAN通讯的可靠性，CAN总线网络的两个端点通常要加入终端匹配电阻，如图4.1所示。终端电阻的大小有传输电缆的特性所决定。例如双绞线的特性阻抗为120，则总线上的两个端点也应集成120的终端电阻。 CAN232智能CAN接口卡集成有120的终端电阻，用户可以通过设置内部跳线JP1来选择是否使用该终端电阻。出长时JP1默认状态为ON,即使用120终端电阻。 注：建议使用120终端匹配电阻，用于吸收端点反射，提供稳定的物理链路。当进行单节点的自发自收测试时必须连接该120的终端电阻构成回路，否则，无法进行自发自收测试。4：通用测试软件接口函数4.1：接口卡设备类型定义各个接口卡的类型定义如下：表4.1 设备类型号定义设备名称设备类型号PCI51211PCI98102USBCAN13USBCAN24PCI98205CAN2326PCI510074.2:CAN信息帧的数据结构定义定义：typedef struct _VCI_CAN_OBJ UINT ID; UINT TimeStamp; BYTE TimeFlag; BYTE SendType; BYTE RemoteFlag; BYTE ExternFlag; BYTE DataLen; BYTE Data8; BYTE Reserved3; VCI_CAN_OBJ,*PVCI_CAN_OBJ;参数：TimeFlag： 是否使用时间标识，为1时TimeStamp有效，TimeFlag和TimeStamp只在此时有意义；TimeStamp: 接收到信息帧时的时间标识，从CAN计时器初始化开始计时；SendType: 发送帧类型，=0时为正常发送，=1时为单次发送，=2时为自然发送，=3时为单次自发自收，只在此帧为发送帧时有意义；RemoteFlag: 是否为远程帧；ExternFlag: 是否为扩展帧；ID: 报文ID;DataLen: 数据长度( 0 And i 8 data(i) = Val(&H + strdata) i = i + 1 str = Right(str, Len(str) 3) 数据格式为2个字符为1组，组间有空格，占1个字符，前1组数据发送后，欲正确取到下1组，须从第Len（str）3个字符开始。 strdata = Left(str, 2) Wend frameinfo.DataLen = i frameinfo.ExternFlag = frametype frameinfo.RemoteFlag = frameformat frameinfo.SendType = SendType frameinfo.ID = ID For j = 0 To i - 1 frameinfo.data(j) = data(j) Next If VCI_Transmit(m_devtype, m_devind, 0, frameinfo, 1) 1 Then MsgBox (发送数据失败) m_devtype：设备类型号；m_devind：设备索引号；0：第0路CAN；frameiinfo：发送数据帧信息；1：要发送的数据帧数组长度。 Else List1.AddItem 发送数据成功, List1.ListCount End IfEnd SubPrivate Sub Command2_Click() If m_connect = 0 Then MsgBox (请先打开端口) Exit Sub End If If VCI_StartCAN(m_devtype, m_devind, 0) 1 Then MsgBox (启动CAN错误) Else List1.AddItem 启动CAN成功, List1.ListCount End IfEnd SubPrivate Sub Command3_Click() If m_connect = 0 Then MsgBox (请先打开端口) Exit Sub End If If VCI_ResetCAN(m_devtype, m_devind, 0) 1 Then MsgBox (复位CAN错误) Else List1.AddItem 复位CAN成功, List1.ListCount End IfEnd SubPrivate Sub Command4_Click() If m_connect = 0 Then MsgBox (请先打开端口) Exit SubEnd IfDim i As Long i = Combo1.ListIndex 从下拉列表中选取波特率，共有8组：10Kbps、220Kbps、50Kbps、125Kbps、250Kbps、500Kbps、800Kbps、1000Kbps If i -1 Then i从0开始 If VCI_SetReference(m_devtype, m_devind, 0, 1, i) 1 Then MsgBox (更改CAN波特率错误) 1：参数类型为1，可以更改CAN波特率为i，i的值为07，分别对应上面8个不同的波特率 Else List1.AddItem 更改CAN波特率成功, List1.ListCount End If End IfEnd SubPrivate Sub Command5_Click(Index As Integer) If m_connect = 0 Then MsgBox (请先打开端口) Exit Sub End If Dim i As Long i = Combo2.ListIndex 从下拉列表中选取波特率，共有7组：2.4Kbps、4.8Kbps、9.6Kbps、14.4Kbps、19.2Kbps、28.8Kbps、57.6KbpsIf i -1 Then i从1开始 i = i + 1 If VCI_SetReference(m_devtype, m_devind, 0, 3, i) 1 Then MsgBox (更改232波特率错误) 3：参数类型为3，可以更改CAN232波特率为i，i的值为17，分别对应上面7个波特率 Else List1.AddItem 更改232波特率成功, List1.ListCount End If End IfEnd SubPrivate Sub Command6_Click() If m_connect = 0 Then MsgBox (请先打开端口) Exit Sub End If Dim addr As Byte 滤波器序号addr可为1、2、3、4，当取1时，则读取第1个滤波器参数。 Dim info(13) As Byte Dim str As String addr = Val(Text2.Text) If addr 0 And addr 5 Then info(0) = addr If VCI_GetReference(m_devtype, m_devind, 0, 1, info(0) 1 Then MsgBox (读取滤波器参数错误) 1：设备参数为1，用于取得指定的滤波器参数 Else str = 滤波器参数信息: For j = 0 To 13 tmpstr = Hex(info(j) + str = str + tmpstr Next List1.AddItem str, List1.ListCount End If End IfEnd SubPrivate Sub Command7_Click() If m_connect = 0 Then MsgBox (请先打开端口) Exit Sub End If Dim data(11) As Byte Dim str As String str = Text3.Text i = 0 strdata = aa While Len(strdata) 0 And i 12 strdata = Left(str, 2) str = Right(str, Len(str) - 3) data(i) = Val(&H + strdata) i = i + 1 Wend If i 11 Then MsgBox (数据长度不够) Exit Sub End If If VCI_SetReference(m_devtype, m_devind, 0, 2, data(0) 1 Then MsgBox (设置滤波器参数错误) 2：设备类型为2，用于设置滤波器参数。data(0)设置哪一组验收滤波器，具体见接口库 Else List1.AddItem 设置滤波器参数成功, List1.ListCount End IfEnd SubPrivate Sub Command8_Click() TR0(0) = &H6 TR0(1) = Val(&H + Text5.Text) TR1(0) = &H7 TR1(1) = Val(&H + Text6.Text) If VCI_SetReference(m_devtype, m_devind, 0, 4, TR0(0) 1 Then MsgBox (预设BTR0参数错误) Else MsgBox (预设BTR0参数成功) End If If VCI_SetReference(m_devtype, m_devind, 0, 4, TR1(0) 1 Then MsgBox (预设BTR1参数错误) Else MsgBox (预设BTR1参数成功) End IfEnd SubPrivate Sub Connect_Click() Dim port As Long Dim baud As Long Dim a As Boolean If m_connect = 1 Then m_connect = 0 Connect.Caption = 连接 VCI_CloseDevice (m_devtype, m_devind) Exit Sub End If If Combo_port.ListIndex -1 And Combo_baud.ListIndex -1 Then port = COM1 Combo_port.ListIndex baud = 4800 Combo_baud.ItemData(Combo_baud.ListIndex) If VCI_OpenDevice(m_devtype, port, baud) 1 Then MsgBox (打开端口错误) Else m_connect = 1 m_devind = port Connect.Caption = 断开 End If Else MsgBox (请选择端口及对应波特率 ) End