专利名称：基于can总线的智能自主机器人分布式通信系统的制作方法
银行网关应答数据监控是指对银行网关的各个银行的应答数据的文件最近时间进行监 控，当超出告警上限时间(目前设为1.5小时)后银行方仍没有发送应答数据时产生告警， 避免由于银行方面发送应答数据超时造成银行代缴代扣用户无法通过银行代缴代扣销账。
7. 采集数据监控
采集数据监控是指对采集系统的各个采集进程的日志及数据文件进行监控，当超出告警 上限时间时产生告警，避免由于采集系统的故障造成话单延误等结果。
8. 各网络子网监控
各网络子网监控是指对各网络子网的连接情况进行定时监控检査，当某一网络不通时产 生告警，避免由于网络故障造成相关系统的大面积故障。
本监控系统釆用了综合监控模式，在开发过程中使用了多种开发工具，如对主机的磁盘 空间和进程的监控使用unix shell编程，对数据库性能和表空间的监控使用pl*sql编程， 短信发送后台程序使用java开发，而对短信发送后台程序的监控和管理则分别采用delphi6 和c++builder5开发。
目前该系统己经实现的功能包括监控全部地市自有主机的磁盘空间，监控全部地市数 据库的进程和表空间，监控刮卡系统的主要进程，监控银行网关机的处理进程和应答数据包 超时情况，监控各个子网和重要网络设备的连接情况。对于监控中发现的告警情况，可以立 即通过短信的方式通知中心的相关人员进行处理。
总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC (循环冗余码校验， Cyclical Redundancy Check)检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通 信的可靠性。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，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总 线之一。 发明内容针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用CAN总线实现机器人内部各模 块间的数据接口标准化并有序传输的通信传输系统。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案 一种基于CAN总线的智能自主 机器人分布式通信系统，其特征在于它包括机器人内部核心CPU、 CAN总线适配 卡和CAN总线网络三部分，所述CAN总线适配卡一方面与所述机器人内部的核心 CPU进行双向通信，另一方面连接所述CAN总线网络，并在总线上挂接各个控制单 元，所述CAN总线网络两端各有一匹配总线阻抗的电阻；所述CAN总线适配卡由 硬件部分和系统软件部分组成所述硬件部分包括微处理器、电平转换芯片和CAN 总线收发器，所述CAN总线收发器一端与所述微处理器的内部CAN总线控制器连 接，另一端与所述CAN总线网络连接，实现所述微处理器与所述CAN总线网络间 数据的双向传输，所述电平转换芯片一端连接所述微处理器内部串口，另一端连 接外部RS232,实现所述RS232电平信号与所述微处理器内部串口 TTL电平信号间 的转换，并对总线端口的一些工作参数进行设置；所述系统软件部分包括CAN初始 化、数据发送和数据接收。所述CAN初始化是设置CAN的通信参数，需初始化的寄存器有模式寄存器 (PeliCAN模式)、时分寄存器、接收代码寄存器、屏蔽寄存器、总线定时寄存器 以及输出控制寄存器；在复位期间对它们进行写访问，系统中各所述CAN控制器 的总线定时寄存器的初始化字相同。所述微处理器中的中央处理器对接收到的现场各传感器的环境参数检测信号 进行转换处理后，发送到所述CAN控制器的发送缓冲区，并启动所述CAN控制器 的发送命令，所述CAN控制器根据信息帧中的优先权标识符自动向所述C細总线 网络发送数据。所述微处理器中的所述CAN控制器检测到所述CAN总线网络上有数据时自动 数据，存入其接收缓冲区，并向所述微处理器发送接收中断请求，启动中断接收 服务程序，所述微处理器通过执行中断接收服务程序，从所述CAN控制器的接收 缓冲区读取数据，并进行处理。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、由于本发明利用CAN总线实现内部各模块间的数据传输，使得机器人内部各模块间的数据接口标准化，并有序传输。2、由于本发明采用CAN总线结构，所以减少了智能自主机器人内部 的连线数，提高了内部通信系统的可靠性和可扩展性，增强了系统抗干扰能力， 并实现了机器人内部各模块的可重构性。3、由于本发明采用了CAN总线结构，所 以大大提高了智能机器人的内部数据传输量，同时解决了数据冲突和传输时延问 题。4、由于本发明釆用了CAN总线结构，所以数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，具有较高的通信速率，较远的通信距离，以及良好的抗电磁干扰能力。本发明可广泛应用与计算机应用技术和智能控制领域。
图1是本发明系统框架结构示意2是CAN总线适配卡硬件部分图3是本发明系统软件主程序流程图具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明的总体构成包括机器人内部核心CPU1、 CAN总线适配卡2 和C颜总线网络3三部分。其中，机器人内部核心CPU1主要负责对系统数据的接 收、管理及控制命令的发送。CAN总线适配卡2由硬件部分和系统软件部分组成， 其硬件部分包括微处理器21、电平转换芯片22和CAN总线收发器23。 CAN总线网 络3上挂接各个控制单元，各控制单元以单片机为核心，主要负责对各个控制单元 进行数据接收、管理及控制命令的发送。CAN总线适配卡2 —方面与机器人内部的 核心CPU1进行双向通信，另一方面连接CAN总线网络3，与CAN总线网络3上的 各控制单元(如运动控制单元、视觉控制单元和网络控制单元等等)进行通信。 CAN总线网络3两端各有一约120欧的电阻，用以匹配总线阻抗。如图2所示，CAN总线适配卡2硬件部分包括微处理器MB90385、 CAN总线收 发器AT82C50及电平转换芯片MAX232。 MAX232芯片一端连接微处理器MB90385的 TTL电平串口 ，另一端连接RS232，完成RS232电平信号与TTL电平信号间的转换； TTL电平串口与微处理器内部数据总线连接，完成串口与内部数据总线间数据的双 向传输；内部数据总线还与微处理器内部的中央处理器(F2MC-16LX内核)和CAN 总线控制器连接数据总线和中央处理器的连接完成数据总线和中央处理器间的 信息传输，数据总线和CAN总线控制器的连接完成内部数据总线与CAN总线控制 器间数据的双向传输；CAN总线收发器一端与内部CAN总线控制器连接，另一端与 CAN总线连接，完成处理器与CAN总线间数据的双向传输。电路中使用的微处理器是FUJITSU公司生产的带有芯片CAN的微控制器 MB90385型单片机，它由中央处理器(F2MC-16LX内核)、C認总线控制器、内部数 据总线和串口组成；其功能部分由接口管理逻辑、发送缓存器、接受缓存器、位 流处理器、位定时逻辑、收发逻辑、错误管理逻辑及控制器接口逻辑等构成。CAN 控制器具有多主结构、总线访问优先权、成组与广播报文功能及硬件滤波功能。 CAN控制器的输入时钟频率为4MHh，输出可编程控制。MB90385有很多新功能标准结构和扩展结构报文的接受和发送、64字节的 接收FIFO (先进先出，First In First Out)、标准和扩展帧格式都具有单/双接 收滤波器、可进行读/写访问的错误计数器、可编程的错误报警限制和支持热插 拔(无干扰软件驱动位速率监测)。可编程的错误报警限制包括最近一次的错误代 码寄存器、每一个CAN总线网络3错误都可以产生错误中断、具有丢失仲裁定位 功能的丢失仲裁中断、单发方式(当发主错误或丢失仲裁时不重发)以及只听方 式(监听C認总线，无应答，无错误标志)。因此，系统的智能节点均选用MB90385 作为CAN控制器。CAN总线收发器A82C250作为CAN控制器和C細总线网络3之间的接口 ，用于 提供总线的差动发送能力和CAN控制器差动接收能力，符合控制器局域网C認国 际标准(IS011898),而且可以增大通信距离，提高系统的瞬间抗干扰能力，保护 总线，降低射频干扰(RFI)实现热防护等。MAX232除完成RS232电平与微控制器接口电路的TTL电平间的转换外，还可 进行一些总线端口的工作参数设置。如图3所示，系统软件部分包括CAN初始化、数据发送和数据接收。CAN初始化主要是设置CAN的通信参数，需要初始化的寄存器有模式寄存器 (PeliCAN模式)、时分寄存器、接收代码寄存器、屏蔽寄存器、总线定时寄存器 以及输出控制寄存器等。需要注意的是，这些寄存器仅能在复位期间可写访问， 因此，在对这些寄存器初始化前，必须确保系统进入了复位状态，并且系统中各CAN 控制器的总线定时寄存器的初始化字必须相同。中央处理器对接收到的现场各传感器的环境参数(速度、加速度、转矩等) 检测信号(数字量、模拟量和开关量)进行转换处理后，发向CAN控制器的发送 缓冲区，然后启动CAN控制器的发送命令，此时C認控制器将自动向总线发送数 据，不再需传感器的微控制器进行干预。若系统中有多个传感C認控制器同时向 总线发送数据，则CAN控制器通过信息帧中的标识符来进行仲裁，标识符数值最 小的CAN控制器具有对总线的优先使用权。整个系统中的CAN控制器检测到CAN总线网络3上有数据时会自动接收数据， 存入其接收缓冲区，并向MB90385微控制器发送接收中断，启动中断接收服务程 序，MB90385通过执行中断接收服务程序，从CAN控制器的接收缓冲区读取数据， 并对其进行进一步处理工作。CAN是控制器局域网络，属于工业现场总线的范畴。本发明结合工业控制方法， 将基于CAN总线的工业控制思想移植到机器人内部模块间通信中，很好的解决了 智能自主机器人内部通信数据量大，连线过多和处理时序复杂等问题。使智能机 器人内部各模块间能够实现简洁高效的分布式通信。尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例和附图，其目的在于帮助理解本 发明的内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解在不脱离本发明及所 附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发 明不应局限于最佳实施例和附图所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要 求书界定的范围为准。
权利要求
1、一种基于CAN总线的智能自主机器人分布式通信系统，其特征在于它包括机器人内部核心CPU、CAN总线适配卡和CAN总线网络三部分，所述CAN总线适配卡一方面与所述机器人内部的核心CPU进行双向通信，另一方面连接所述CAN总线网络，并在所述CAN总线网络上挂接各个控制单元，所述CAN总线网络两端各有一匹配总线阻抗的电阻；所述CAN总线适配卡由硬件部分和系统软件部分组成所述硬件部分包括微处理器、电平转换芯片和CAN总线收发器，所述CAN总线收发器一端与所述微处理器的内部CAN总线控制器连接，另一端与所述CAN总线网络连接，实现所述微处理器与所述CAN总线网络间数据的双向传输，所述电平转换芯片一端连接所述微处理器内部串口，另一端连接外部RS232，实现所述RS232电平信号与所述微处理器内部串口TTL电平信号间的转换，并对总线端口的一些工作参数进行设置；所述系统软件部分包括CAN初始化、数据发送和数据接收。
2、 如权利要求1所述的基于"N总线的智能自主机器人分布式通信系统，其 特征在于所述C屈初始化是设置CAN的通信参数，需初始化的寄存器有模式寄 存器(PeliCAN模式)、时分寄存器、接收代码寄存器、屏蔽寄存器、总线定时寄 存器以及输出控制寄存器，在复位期间对它们进行写访问，系统中各所述CAN控 制器的总线定时寄存器的初始化字相同。
3、 如权利要求1所述的基于C認总线的智能自主机器人分布式通信系统，其 特征在于所述微处理器中的中央处理器对接收到的现场各传感器的环境参数检 测信号进行转换处理后，发送到所述CAN控制器的发送缓冲区，并启动所述CAN 控制器的发送命令，所述CAN控制器根据信息帧中的优先权标识符自动向所述C認 总线网络发送数据。
4、 如权利要求2所述的基于CAN总线的智能自主机器人分布式通信系统，其 特征在于所述微处理器中的中央处理器对接收到的现场各传感器的环境参数检 测信号进行转换处理后，发送到所述CAN控制器的发送缓冲区，并启动所述CAN 控制器的发送命令，所述CAN控制器根据信息帧中的优先权标识符自动向所述C認 总线网络发送数据。
5、 如权利要求1或2或3或4所述的基于CAN总线的智能自主机器人分布式 通信系统，其特征在于所述微处理器中的所述CAN控制器检测到CAN总线网络 上有数据时自动数据，存入其接收缓冲区，并向所述微处理器发送接收中断请求， 启动中断接收服务程序，所述微处理器通过执行中断接收服务程序，从所述CAN 控制器的接收缓冲区读取数据，并进行处理。
全文摘要
本发明涉及一种基于CAN总线的智能自主机器人分布式通信系统，它的总体构成包括机器人内部核心CPU、CAN总线适配卡和CAN总线网络。CAN总线适配卡包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括微处理器、CAN总线收发器和电平转换芯片，软件部分包括CAN初始化、数据发送和数据接收。由于本发明利用CAN总线实现内部各模块间的数据传输，减少了智能自主机器人内部的连线数，使得机器人内部各模块间的数据接口标准化，提高了内部通信系统的可靠性和可扩展性，增强了系统抗干扰能力，能实现有序传输。本发明可广泛应用与计算机应用技术和智能控制领域。
文档编号H04L29/06GK101106504SQ20071011810
公开日2008年1月16日 申请日期2007年6月28日 优先权日2007年6月28日
发明者杨晓华, 龙 王, 王启宁, 谢广明 申请人:北京大学