4  CAN接口通訊軟件設(shè)計(jì)

　　對(duì)于can的通訊程序，采用分層處理的方法，包括驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層。因此，can接口軟件通訊包括兩部分：can驅(qū)動(dòng)程序和can應(yīng)用程序。驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)完成linux內(nèi)核與sja1000之間的數(shù)據(jù)通訊，即linux內(nèi)核設(shè)置sja1000的控制寄存器，讀寫sja1000接收、發(fā)送緩沖器。應(yīng)用程序部分負(fù)責(zé)完成用戶空間和內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)交換，以及分析從sja1000接收到的報(bào)文，封裝要發(fā)送報(bào)文。接收的報(bào)文主要包括來自變流模塊和變槳偏航控制模塊的機(jī)組狀態(tài)信息及風(fēng)速風(fēng)向、各類溫度和轉(zhuǎn)速信號(hào)等。發(fā)送的報(bào)文包括下發(fā)給變流模塊和變槳偏航控制模塊的控制指令及控制參數(shù)。

　　4.1 can驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

　　(1)底層驅(qū)動(dòng)程序總體設(shè)計(jì)。在linux中設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是由一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)組成的，它包含設(shè)備服務(wù)子程序(如open、read、write、close、ioctl等)、初始化函數(shù)can_init()和中斷處理程序can_interrupt()。

　　在linux加載can驅(qū)動(dòng)時(shí)調(diào)用can_init()，向操作系統(tǒng)注冊(cè)設(shè)備，同時(shí)完成can總線波特率的設(shè)置，id過濾器的設(shè)置，清空接收和發(fā)送緩沖區(qū)，開啟中斷等工作，完成初始化后，退出復(fù)位模式，進(jìn)入正常的工作模式。

　　read從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)；write向發(fā)送緩沖區(qū)寫人數(shù)據(jù)；release關(guān)閉can 控制器；ioctl向can 控制器發(fā)各種操作命令，包括設(shè)置sja1000總線波特率、id過濾器等；open 打開can 控制器，并使用函數(shù)request_irq()向系統(tǒng)申請(qǐng)中斷，并設(shè)置中斷處理程序?yàn)閏an_interrupt()，當(dāng)sja1000內(nèi)部中斷寄存器(ir)的任意位置為1時(shí)，int引腳低電平有效，調(diào)用其中斷處理函數(shù)can-interrupt()，在該函數(shù)中讀取中斷控制寄存器，判斷中斷原因(接收中斷、發(fā)送中斷、錯(cuò)誤中斷、數(shù)據(jù)溢出中斷、喚醒中斷)，從而調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)子程序。

　　(2)sja1000讀寫邏輯分析及設(shè)計(jì)。由于sja1000的地址線和數(shù)據(jù)線是分時(shí)復(fù)用的，需要通過軟件編程模擬地址鎖存信號(hào)，以達(dá)到數(shù)據(jù)和地址的分時(shí)傳輸，因此，在程序設(shè)計(jì)中，要考慮sja1000的讀寫時(shí)序。圖4為sja1000的寫時(shí)序圖。

　　圖4  sja1000寫時(shí)序圖

　系統(tǒng)中can通訊協(xié)議采用擴(kuò)展幀格式，29位id定義見圖6。

　　圖6  can通訊協(xié)議擴(kuò)展幀id

　　其中，命令碼是來自不同模塊的報(bào)文的代號(hào)，占id的高12位，范圍為0x000-0x0FFf，包含同一組信號(hào)的報(bào)文具有唯一的命令碼。源地址和目標(biāo)地址取決于控制器地址，主控制器為0x01，網(wǎng)側(cè)變流控制器為0x02，電機(jī)側(cè)變流控制器為0x03，變槳偏航控制器為0x04。id的低9位分別為后續(xù)幀標(biāo)志和后續(xù)幀幀數(shù)，若后續(xù)幀標(biāo)志為1，則表示該報(bào)文還有后續(xù)幀需要傳輸。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　(2) 基于qt/e的圖形界面應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)中主控制器圖形界面應(yīng)用程序基于linux平臺(tái)的qt/e實(shí)現(xiàn)。圖形界面應(yīng)用程序主要功能有兩個(gè)：一是從can 總線接收風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)信息，并顯示給用戶，二是判斷并處理機(jī)組狀態(tài)信息，通過can接口向各子控制模塊發(fā)送控制信息。由于本系統(tǒng)中can以多主方式工作，接收來自多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并向多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，在應(yīng)用程序中要封裝不同的報(bào)文，還要分析收到數(shù)據(jù)的信息。

　　為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)，應(yīng)用程序采用多線程機(jī)制，本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)三個(gè)獨(dú)立線程來處理不同的任務(wù)。主線程負(fù)責(zé)主界面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢以及機(jī)組狀態(tài)的邏輯判斷和流程控制等。由于數(shù)據(jù)庫的讀寫是對(duì)磁盤文件的直接操作，速度較慢，因此在一獨(dú)立線程中實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的寫操作，以防止對(duì)主線程控制程序的影響，而對(duì)于歷史數(shù)據(jù)的查詢，現(xiàn)場只在特定情況下用到，仍在主線程中實(shí)現(xiàn)。can總線數(shù)據(jù)的交互比較頻繁，為了避免數(shù)據(jù)的丟失，在一獨(dú)立線程中完成數(shù)據(jù)的接收。

　　5  結(jié)束語

　　目前，風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)主要掌握在國外大企業(yè)手中，國內(nèi)機(jī)組的控制器主要依靠技術(shù)進(jìn)口，因此，研究并設(shè)計(jì)有自主產(chǎn)權(quán)的機(jī)組控制系統(tǒng)有著深遠(yuǎn)的意義。

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