專利名稱：Can報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。CAN總線更是以其高效率、低價位、高可靠性等獨特優(yōu)點而獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。報文優(yōu)先級是CAN總線的一大顯著特點。然而，目前國內(nèi)缺乏針對CAN報文優(yōu)先級的深入研究和分析，一直以來也沒有一個有效的方法或手段來產(chǎn)生和檢測報文的優(yōu)先級。這在很大程度上阻礙了CAN總線的進(jìn)一步研究與應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前無法檢測CAN報文優(yōu)先級的問題，本發(fā)明提供了一種CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)及其方法。
本發(fā)明的CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)由CAN總線、第一節(jié)點、第二節(jié)點和第三節(jié)點組成，在CAN總線上掛接有第一節(jié)點、第二節(jié)點和第三節(jié)點；所述第一節(jié)點由第一處理器、檢測單元、第一通信單元、第一顯示單元、第一鍵盤、停止發(fā)送按鈕A和啟動發(fā)送按鈕B組成；第一處理器的總線通信端連接第一通信單元的節(jié)點通信端，第一通信單元的總線通信端通過CAN總線驅(qū)動控制器與CAN總線相連；檢測單元采集CAN總線上的數(shù)字信號，檢測單元的數(shù)據(jù)輸出端連接第一處理器的數(shù)據(jù)輸入端，第一鍵盤的數(shù)據(jù)輸出端連接第一處理器的控制輸入端，第一處理器的狀態(tài)顯示信號輸出端連接第一顯示單元的輸入端，停止發(fā)送按鈕A的控制信號輸出端連接第一處理器的停止信號接收端，啟動發(fā)送按鈕B的控制信號輸出端連接第一處理器的啟動信號接收端；所述第二節(jié)點和第三節(jié)點的結(jié)構(gòu)相同；所述第二節(jié)點由第二處理器、第二顯示單元、第二通信單元、第二鍵盤和啟動發(fā)送按鈕C組成，第二鍵盤的數(shù)據(jù)輸出端連接第二處理器，第二處理器的總線通信端連接第二通信單元的節(jié)點通信端，第二通信單元的總線通信端通過CAN總線驅(qū)動控制器與CAN總線相連，第二處理器的節(jié)點狀態(tài)顯示信號輸出端連接第二顯示單元的輸入端，啟動發(fā)送按鈕C的控制信號輸出端連接第二處理器的啟動信號接收端。檢測單元采集CAN總線上的數(shù)字信號，通過比較電路和給定的基準(zhǔn)電壓獲取CAN總線上的“0”或“1”信號，用于對CAN總線電平進(jìn)行檢測，亦即可對CAN總線MAC(媒體訪問控制)幀進(jìn)行檢測。
基于上述CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)的檢測方法，依次按以下步驟進(jìn)行101、啟動檢測系統(tǒng)，上電準(zhǔn)備；102、初始化第一節(jié)點、第二節(jié)點和第三節(jié)點；103、配置第一節(jié)點、第二節(jié)點和第三節(jié)點的報文優(yōu)先級，即第一節(jié)點、第二節(jié)點、第三節(jié)點的發(fā)送報文ID分別命名為SENT_ID_1、SENT_ID_2、SENT_ID_3，報文的優(yōu)先級順序是SENT_ID_1＞SENT_ID_2＞SENT_ID_3；104、配置第一節(jié)點、第二節(jié)點和第三節(jié)點的控制場和數(shù)據(jù)場；105、按第一節(jié)點的啟動發(fā)送按鈕B，通過軟件使第一節(jié)點連續(xù)發(fā)送ID為SENT_ID_1的報文；106、按下第二節(jié)點的啟動發(fā)送按鈕C，通過軟件使第二節(jié)點開始發(fā)送ID為SENT_ID_2的報文；107、按下第三節(jié)點的啟動發(fā)送按鈕C，通過軟件使第三節(jié)點開始發(fā)送ID為SENT_ID_3的報文；108、按下第一節(jié)點的停止發(fā)送按鈕A使第一節(jié)點停止連續(xù)發(fā)送報文，并在停止連續(xù)發(fā)送后再發(fā)送一幀報文的同時開始使檢測單元監(jiān)測總線電平，捕捉MAC幀；109、第一節(jié)點將檢測到的MAC幀通過第一顯示單元顯示。上述第一節(jié)點的檢測可以在第一節(jié)點在第三次檢測到連續(xù)8個“1”的時候停止，即第三幀報文結(jié)束時停止檢測。
工作原理首先，第一節(jié)點向CAN總線上連續(xù)發(fā)送高優(yōu)先級的報文，使總線一直處于“忙”的狀態(tài)；然后，第二節(jié)點、第三節(jié)點發(fā)送優(yōu)先級不同且均比第一節(jié)點優(yōu)先級低的報文；在第一節(jié)點停止發(fā)送后，第二節(jié)點和第三節(jié)點會同時競爭總線，這時優(yōu)先級較高的第二節(jié)點將贏得仲裁，通過第一節(jié)點檢測總線上的電平信號即可直觀顯示第二節(jié)點和第三節(jié)點競爭的情況。本發(fā)明只采用了三個節(jié)點，其實在檢測多個節(jié)點競爭問題時，只要按照上述方法，在總線線上掛接多個節(jié)點，并依次設(shè)置多個節(jié)點的優(yōu)先級，然后實行操作即可。
發(fā)明效果本發(fā)明能夠直觀的顯示CAN總線上信息優(yōu)先級的競爭情況，方便了對CAN總線機(jī)理與實質(zhì)的深入研究，為更好地應(yīng)用CAN總線奠定了理論基礎(chǔ)。在工業(yè)現(xiàn)場，一般總線上會掛接多個節(jié)點，有大量的報文在總線上傳輸，因此可以根據(jù)事件的緊急程度設(shè)定不同的優(yōu)先級順順序，這就給工業(yè)上事件處理帶來一種解決方案，所以按照本發(fā)明的方法了解事件的優(yōu)先級給工業(yè)應(yīng)用帶來了益處。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2為第一節(jié)點1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為第二節(jié)點2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明檢測方法的流程圖。圖5為本發(fā)明第一節(jié)點1的檢測單元1-1的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一下面結(jié)合圖1至圖3具體說明本實施方式。
本實施方式的CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)基于CAN總線應(yīng)用系統(tǒng)上，它由CAN總線4、第一節(jié)點1、第二節(jié)點2和第三節(jié)點3組成，在CAN總線4上掛接有第一節(jié)點1、第二節(jié)點2和第三節(jié)點3；所述第一節(jié)點1由第一處理器1-6、檢測單元1-1、第一通信單元1-3、第一顯示單元1-4、第一鍵盤1-2、停止發(fā)送按鈕A 1-7和啟動發(fā)送按鈕B 1-5組成；第一處理器1-6的總線通信端連接第一通信單元1-3的節(jié)點通信端，第一通信單元1-3的總線通信端通過CAN總線驅(qū)動控制器與CAN總線4相連；檢測單元1-1采集CAN總線4上的數(shù)字信號，檢測單元1-1的數(shù)據(jù)輸出端連接第一處理器1-6的數(shù)據(jù)輸入端，第一鍵盤1-2的數(shù)據(jù)輸出端連接第一處理器1-6的控制輸入端，第一處理器1-6的狀態(tài)顯示信號輸出端連接第一顯示單元1-4的輸入端，停止發(fā)送按鈕A 1-7的控制信號輸出端連接第一處理器1-6的停止信號接收端，啟動發(fā)送按鈕B 1-5的控制信號輸出端連接第一處理器1-6的啟動信號接收端；所述第二節(jié)點2和第三節(jié)點3的結(jié)構(gòu)相同；所述第二節(jié)點2由第二處理器2-4、第二顯示單元2-3、第二通信單元2-2、第二鍵盤2-1和啟動發(fā)送按鈕C 2-5組成，第二鍵盤2-1的數(shù)據(jù)輸出端連接第二處理器2-4，第二處理器2-4的總線通信端連接第二通信單元2-2的節(jié)點通信端，第二通信單元2-2的總線通信端通過CAN總線驅(qū)動控制器與CAN總線4相連，第二處理器2-4的節(jié)點狀態(tài)顯示信號輸出端連接第二顯示單元2-3的輸入端，啟動發(fā)送按鈕C 2-5的控制信號輸出端連接第二處理器2-4的啟動信號接收端。
如圖5所示，檢測單元1-1由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、直流電源V1組成，第二電阻R2的一端接地，第二電阻R2的另一端連接第一電阻R1的一端和第一處理器1-6的內(nèi)部比較單元的反相輸入端CP-，第一電阻R1的另一端連接直流電源V1的輸出端，第三電阻R3的一端連接CAN總線4，第三電阻R3的另一端連接第一四電阻R4的一端和第一處理器1-6的內(nèi)部比較單元的同相輸入端CP+，第一四電阻R4的另一端接地。檢測單元1-1采集CAN總線上的數(shù)字信號，通過比較電路和給定的基準(zhǔn)電壓獲取CAN總線上的“0”或“1”信號，用于對CAN總線電平進(jìn)行檢測，亦即可對CAN總線MAC(媒體訪問控制)幀進(jìn)行檢測。第一處理器1-6采用元件C8051F023；第一顯示單元1-112864-2W；第一鍵盤1-2OMRON；停止發(fā)送按鈕A 1-7OMRON；啟動發(fā)送按鈕B 1-5OMRON；第一通信單元1-3SJA1000、82C250、6N137等。其他節(jié)點的相關(guān)單元與其相同。
具體實施方式
二參見圖4，本具體實施方式
是基于具體實施方式
一所述的CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)的檢測方法，它依次按以下步驟進(jìn)行101、啟動檢測系統(tǒng)，上電準(zhǔn)備；102、初始化第一節(jié)點1、第二節(jié)點2和第三節(jié)點3；103、配置第一節(jié)點1、第二節(jié)點2和第三節(jié)點3的報文優(yōu)先級，即第一節(jié)點1、第二節(jié)點2、第三節(jié)點3的發(fā)送報文ID分別命名為SENT_ID_1、SENT_ID_2、SENT_ID_3，報文的優(yōu)先級順序是SENT_ID_1＞SENT_ID_2＞SENT_ID_3；104、配置第一節(jié)點1、第二節(jié)點2和第三節(jié)點3的控制場和數(shù)據(jù)場(例如控制場的DLC(數(shù)據(jù)長度碼)＝0010(二進(jìn)制)，則數(shù)據(jù)場可任意配置為兩個字節(jié)01110111，11101110)；105、按第一節(jié)點1的啟動發(fā)送按鈕B，通過軟件使第一節(jié)點1連續(xù)發(fā)送ID為SENT_ID_1的報文；106、按下第二節(jié)點2的啟動發(fā)送按鈕C，通過軟件使第二節(jié)點開始發(fā)送ID為SENT_ID_2的報文；107、按下第三節(jié)點3的啟動發(fā)送按鈕C，通過軟件使第三節(jié)點開始發(fā)送ID為SENT_ID_3的報文；108、按下第一節(jié)點1的停止發(fā)送按鈕A使第一節(jié)點1停止連續(xù)發(fā)送報文，并在停止連續(xù)發(fā)送后再發(fā)送一幀報文的同時開始使檢測單元1-1監(jiān)測總線電平，捕捉MAC幀；109、第一節(jié)點1將檢測到的MAC幀通過第一顯示單元1-4顯示。本具體實施方式
中，在第一節(jié)點1第三次檢測到連續(xù)8個“1”時停止檢測，即第三幀報文結(jié)束時停止檢測。優(yōu)先級的順序體現(xiàn)是通過檢測到的MAC幀，以邏輯電平方式將檢測到的MAC幀通過顯示單元顯示即可判斷其優(yōu)先級。
第一節(jié)點1將檢測到的MAC幀的各位值通過第一顯示單元1-4順序地顯示出來，并與第一節(jié)點1、第二節(jié)點2、第三節(jié)點3發(fā)送的MAC幀相比較，即可確定出第一節(jié)點1、第二節(jié)點2、第三節(jié)點3的報文優(yōu)先級。步驟102的初始化是指根據(jù)各個節(jié)點顯示單元的提示信息，通過按鍵初始化各節(jié)點，包括CAN控制器各個寄存器初始化及顯示單元初始化。步驟105按第一節(jié)點1的啟動發(fā)送按鈕B后，通過軟件使第一節(jié)點1連續(xù)發(fā)送ID為SENT_ID_1的報文，其目的是為了創(chuàng)造了使不同優(yōu)先級的報文競爭總線的條件。
權(quán)利要求
1.CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)由CAN總線(4)、第一節(jié)點(1)、第二節(jié)點(2)和第三節(jié)點(3)組成，在CAN總線(4)上掛接有第一節(jié)點(1)、第二節(jié)點(2)和第三節(jié)點(3)；所述第一節(jié)點(1)由第一處理器(1-6)、檢測單元(1-1)、第一通信單元(1-3)、第一顯示單元(1-4)、第一鍵盤(1-2)、停止發(fā)送按鈕A(1-7)和啟動發(fā)送按鈕B(1-5)組成；第一處理器(1-6)的總線通信端連接第一通信單元(1-3)的節(jié)點通信端，第一通信單元(1-3)的總線通信端通過CAN總線驅(qū)動控制器與CAN總線(4)相連；檢測單元(1-1)采集CAN總線(4)上的數(shù)字信號，檢測單元(1-1)的數(shù)據(jù)輸出端連接第一處理器(1-6)的數(shù)據(jù)輸入端，第一鍵盤(1-2)的數(shù)據(jù)輸出端連接第一處理器(1-6)的控制輸入端，第一處理器(1-6)的狀態(tài)顯示信號輸出端連接第一顯示單元(1-4)的輸入端，停止發(fā)送按鈕A(1-7)的控制信號輸出端連接第一處理器(1-6)的停止信號接收端，啟動發(fā)送按鈕B(1-5)的控制信號輸出端連接第一處理器(1-6)的啟動信號接收端；所述第二節(jié)點(2)和第三節(jié)點(3)的結(jié)構(gòu)相同；所述第二節(jié)點(2)由第二處理器(2-4)、第二顯示單元(2-3)、第二通信單元(2-2)、第二鍵盤(2-1)和啟動發(fā)送按鈕C(2-5)組成，第二鍵盤(2-1)的數(shù)據(jù)輸出端連接第二處理器(2-4)，第二處理器(2-4)的總線通信端連接第二通信單元(2-2)的節(jié)點通信端，第二通信單元(2-2)的總線通信端通過CAN總線驅(qū)動控制器與CAN總線(4)相連，第二處理器(2-4)的節(jié)點狀態(tài)顯示信號輸出端連接第二顯示單元(2-3)的輸入端，啟動發(fā)送按鈕C(2-5)的控制信號輸出端連接第二處理器(2-4)的啟動信號接收端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)，其特征在于所述檢測單元(1-1)由第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、直流電源(V1)組成，第二電阻(R2)的一端接地，第二電阻(R2)的另一端連接第一電阻(R1)的一端和第一處理器(1-6)的內(nèi)部比較單元的反相輸入端(CP-)，第一電阻(R1)的另一端連接直流電源(V1)的輸出端，第三電阻(R3)的一端連接CAN總線(4)，第三電阻(R3)的另一端連接第一四電阻(R4)的一端和第一處理器(1-6)的內(nèi)部比較單元的同相輸入端(CP+)，第一四電阻(R4)的另一端接地。
3.基于權(quán)利要求1所述的CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于所述檢測方法依次按以下步驟進(jìn)行(101)、啟動檢測系統(tǒng)，上電準(zhǔn)備；(102)、初始化第一節(jié)點(1)、第二節(jié)點(2)和第三節(jié)點(3)；(103)、配置第一節(jié)點(1)、第二節(jié)點(2)和第三節(jié)點(3)的報文優(yōu)先級，即第一節(jié)點(1)、第二節(jié)點(2)、第三節(jié)點(3)的發(fā)送報文ID分別命名為SENT_ID_1、SENT_ID_2、SENT_ID_3，報文的優(yōu)先級順序是SENT_ID_1＞SENT_ID_2＞SENT_ID_3；(104)、配置第一節(jié)點(1)、第二節(jié)點(2)和第三節(jié)點(3)的控制場和數(shù)據(jù)場；(105)、按第一節(jié)點(1)的啟動發(fā)送按鈕B，通過軟件使第一節(jié)點(1)連續(xù)發(fā)送ID為SENT_ID_1的報文；(106)、按下第二節(jié)點(2)的啟動發(fā)送按鈕C，通過軟件使第二節(jié)點開始發(fā)送ID為SENT_ID_2的報文；(107)、按下第三節(jié)點(3)的啟動發(fā)送按鈕C，通過軟件使第三節(jié)點開始發(fā)送ID為SENT_ID_3的報文；(108)、按下第一節(jié)點(1)的停止發(fā)送按鈕A使第一節(jié)點(1)停止連續(xù)發(fā)送報文，并在停止連續(xù)發(fā)送后再發(fā)送一幀報文的同時開始使檢測單元(1-1)監(jiān)測總線電平，捕捉MAC幀；(109)、第一節(jié)點(1)將檢測到的MAC幀通過第一顯示單元(1-4)顯示。
全文摘要
CAN報文優(yōu)先級產(chǎn)生與檢測系統(tǒng)及其方法，它解決了目前無法檢測CAN報文優(yōu)先級的問題。本發(fā)明的系統(tǒng)由三個節(jié)點及CAN總線構(gòu)成；其檢測方法按以下步驟進(jìn)行啟動檢測系統(tǒng)；初始化各節(jié)點；設(shè)置各節(jié)點的報文優(yōu)先級(節(jié)點1＞節(jié)點2＞節(jié)點3)；配置各節(jié)點的控制場和數(shù)據(jù)場；順序按下節(jié)點1、節(jié)點2、節(jié)點3的“啟動發(fā)送”按鈕；按下節(jié)點1“停止發(fā)送”按鈕；采集MAC幀通過顯示單元顯示。本發(fā)明不僅完成了CAN報文優(yōu)先級的產(chǎn)生，同時也實現(xiàn)了優(yōu)先級的檢測、MAC幀的監(jiān)測，對深入理解CAN的MAC機(jī)制具有重要作用。
文檔編號H04L12/26GK1913476SQ20061001036
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月4日
發(fā)明者佟為明, 林景波, 劉勇, 李鳳閣, 金顯吉, 高洪偉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)