的写操作；
[0045]第一次访问将要访问的外部设备的地址送入地址总线，经锁存器锁存该地址；第二次访问将数据(控制指令)经缓存器缓存，从芯片SJA1000读入数据总线。
[0046]主处理器采用Intel Celeron平台，主频为400MHz并嵌入VxWorks系统,能够使得系统稳定快速的进行任务控制，并且使得设备在应用层软件上也具有更好的灵活性和可扩充性。
[0047]PC104总线是工业控制总线中应用较多的一种。将CAN通讯控制器挂接在PC104总线上，实现处理器板卡通过PC104总线对CANOPEN数据通信，完成对各CANOPEN从节点的通讯和控制，从而完成CANOPEN主控系统。
[0048]如图6所示，系统启动后，进入初始化CAN驱动、CANOPEN协议栈流程，并启动NMT状态机；而后读取DCF文件，使用DCF文件中的参数构建对象字典，通过SDO配置从设备，此时完成pre-operar1n状态，发送NMT启动命令，进入operat1nal状态；在operat1nal状态中，完成PDO过程数据的收发，SDO消息数据的收发，同时监视从节点的心跳报文，并进行紧急帧处理。在收到stop命令时，主控设备停止主控设备功能。
[0049]本发明提供的基于PC104总线的CANOPEN主控设备及控制方法，通过在PC104单板计算机上，扩展一个通用具有PC104总线接口的CANOPEN主站通信卡，从而实现具有CANOPEN主控能力的设备，完成CANOPEN的总线主功能；其中CANOPEN协议控制器可采用独立CAN控制器的芯片，优选为SJA1000芯片，CANOPEN协议控制器的控制时序完全由逻辑门电路完成，无需可编程设备参与，方便更新和维护。
[0050]实施例二
[0051]如图4、图5所示，作为上述基于PC104总线的CANOPEN主控设备的优选方式，PC104单板计算机输入端具有以太网接口 11和RS232接口 12。
[0052]本发明除了实现CANOPEN Master功能之外，还包括RS485总线、RS232、以太网接口。以太网通讯实现模块的程序下载、正常的以太网通讯，RS232实现设备启动状态监控、模块设备参数配置以及正常的RS232通讯，RS485总线实现设备与其它RS485总线设备的通讯。CANOPEN主设备模块软件设计采用OpenPCS集成开发环境，OpenPCS编程开发环境满足IEC61131-3工业自动化系统的程序编制标准，方便用户开发实际的应用程序和控制算法。
[0053]作为上述实施例的进一步地改进，如图4、图5所示，地址转换器22包括数字比较器22a和读写转换器22b，读写转换器22b输入端连接数字比较器22a，读写转换器22b输出端分别连接锁存器23和缓存器24。
[0054]上述基于PC104总线的CANOPEN主控设备通过以下控制方法实现对外部设备的控制，包括写卡步骤S和读卡步骤W，其中:
[0055]写卡步骤S如图4中实心箭头所示，包括以下步骤:
[0056]步骤SI，PC104单板计算机I根据操作者的输入生成控制信号，控制信号通过PC104总线传输至PC104接口电路21输入端，控制信号中包含用于控制CANOPEN协议控制器时序的控制指令、用于指定CANOPEN协议控制器接收的识别地址信息和用于操作者指定访问的设备的访问地址信息；
[0057]控制指令通过数据总线43向缓存器24传送；识别地址信息通过控制总线41向地址转换器22传送，访问地址信息通过地址总线42向锁存器23传送；
[0058]步骤S2，数字比较器从PC104接口电路输入端获取识别地址信息；读写转换器从数字比较器中获取识别地址信息，读写转换器比较识别地址信息与预设地址信息是否相同，如果相同则同时导通PC104接口电路输出端与锁存器及PC104接口电路输出端与缓存器，进行下述步骤；如果不同则同时断开PC104接口电路输出端与锁存器及PC104接口电路输出端与缓存器；
[0059]步骤S3，锁存器23记录识别地址信息，并把该识别地址信息传送给CANOPEN协议控制器25 ；
[0060]步骤S4，缓存器24将接收到的控制指令写入CANOPEN协议控制器25中；
[0061]读卡步骤W如图2中空心箭头所示，包括以下步骤:
[0062]步骤Wl，CANOPEN协议控制器25接收来自于外部设备的反向控制信号；
[0063]步骤W2，反向控制信号经缓存器24读入PC104接口电路21，进而读入PC104总线.
[0064]经过多次上述写卡步骤S和读卡步骤W的交替循环最后在CANOPEN协议控制器25中形成用于控制外部设备的控制命令。
[0065]由于PC104规定，外设的操作地址为A[9:0]，在系统软件设计中要防止地址冲突；PC104中使用AO?A9地址位来表示1/0端口地址，即可有1024个口地址，前512个供系统板使用，后512个供扩充插槽使用；对于一个PC104处理器，其1/0端口地址可能已经被特定外设占用，本发明可通过数字比较器22a和读写转换器22b实现1/0端口地址选通。更改O电阻改变通信接口卡的1/0端口地址，还可在板卡上设置跳线。当然，经过简单更改，也可以完成具有PC1、ISA等接口的通信接口卡。
[0066]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种基于PC104总线的CANOPEN主控设备，其特征在于，包括: PC104单板计算机，通过PC104总线与CANOPEN主站通信卡连接； 所述CANOPEN主站通信卡，包括PC104总线接口电路、地址转换器、锁存器、缓存器和CANOPEN协议控制器，所述PC104总线接口电路、地址转换器、锁存器和缓充器均由逻辑门电路形成；所述PC104总线接口电路输入端连接所述PC104总线，所述PC104总线接口电路输出端分别连接所述地址转换器、锁存器、缓存器和CANOPEN协议控制器； 电源板，输入端连接外部电源，输出端分别连接所述PC104单板计算机和CANOPEN主站通信卡，电源板用于将外部电源转换成工作电压并向PC104单板计算机和CANOPEN主站通信卡供电。
2.根据权利要求1所述的基于PC104总线的CANOPEN主控设备，其特征在于，所述CANOPEN协议控制器为SJA1000芯片。
3.根据权利要求1或2所述的基于PC104总线的CANOPEN主控设备，其特征在于，所述地址转换器包括数字比较器和读写转换器，所述读写转换器输入端连接所述数字比较器，输出端分别连接所述锁存器和缓存器。
4.根据权利要求1或2所述的基于PC104总线的CANOPEN主控设备，其特征在于，所述PC104单板计算机输入端具有以太网接口和RS232接口。
5.一种基于PC104总线的CANOPEN控制方法，其特征在于: 包括写卡步骤和读卡步骤，其中: 所述写卡步骤包括以下步骤: 步骤S1，PC104单板计算机根据操作者的输入生成控制信号，所述控制信号通过PC104总线传输至PC104接口电路输入端，所述控制信号中包含用于控制所述CANOPEN协议控制器时序的控制指令、用于指定所述CANOPEN协议控制器接收的识别地址信息和用于操作者指定访问的设备的访问地址信息； 步骤S2，所述地址转换器从所述PC104接口电路输入端获取所述识别地址信息，并比较所述识别地址信息与预设地址信息是否相同，如果相同则同时导通PC104接口电路输出端与所述锁存器及PC104接口电路输出端与所述缓存器，进行下述步骤；如果不同则同时断开PC104接口电路输出端与所述锁存器及PC104接口电路输出端与所述缓存器； 步骤S4，所述锁存器记录所述识别地址信息，并把该识别地址信息传送给所述CANOPEN协议控制器； 步骤S5，所述缓存器将接收到的所述控制指令写入所述CANOPEN协议控制器中； 所述读卡步骤包括以下步骤: 步骤W1，所述CANOPEN协议控制器接收来自于外部设备的反向控制信号； 步骤W2，所述反向控制信号经所述缓存器读入所述PC104接口电路，进而读入PC104总线.经过多次上述写卡步骤和读卡步骤的交替循环最后在CANOPEN协议控制器中形成用于控制外部设备的控制命令。
6.根据权利要求5所述的基于PC104总线的CANOPEN控制方法，其特征在于，所述地址转换器包括数字比较器和读写转换器，所述步骤S2包括: 所述数字比较器从所述PC104接口电路输入端获取所述识别地址信息；所述读写转换器从所述数字比较器中获取所述识别地址信息，所述读写转换器比较所述识别地址信息与预设地址信息是否相同，如果相同则同时导通PC104接口电路输出端与所述锁存器及PC104接口电路输出端与所述缓存器，进行下述步骤；如果不同则同时断开PC104接口电路输出端与所述锁存器及PC104接口电路输出端与所述缓存器。
【专利摘要】本发明提供一种基于PC104总线的CANOPEN主控设备及控制方法，该设备包括PC104单板计算机、CANOPEN主站通信卡和电源板，PC104单板计算机通过PC104总线与CANOPEN主站通信卡连接；CANOPEN主站通信卡包括CANOPEN协议控制器和由逻辑门电路形成的PC104总线接口电路、地址转换器、锁存器、缓存器；PC104总线接口电路输入端连接PC104总线，输出端分别连接地址转换器、锁存器、缓存器和CANOPEN协议控制器；电源板输入端连接外部电源，输出端分别连接PC104单板计算机和CANOPEN主站通信卡。通过在PC104单板计算机上扩展一个通用具有PC104总线接口的CANOPEN主站通信卡，完成CANOPEN协议控制器控制时序完全由逻辑门电路完成，无需可编程设备参与，方便更新和维护。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104678918
【申请号】CN201310635377
【发明人】王延超, 吴涛, 鲁振山, 孙文静
【申请人】北车大连电力牵引研发中心有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年11月28日