基于freescaleHCS12系列單片機(jī)的結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)_CAN通信部分

1、 PAGE49 / NUMPAGES56 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)

2、設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳荨Ｗ髡吆灻?日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)

3、部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序

4、清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體與大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其

5、它基于freescale HCS12系列單片機(jī)的結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)CAN通信部分摘要連鑄是把液態(tài)鋼用連鑄機(jī)澆鑄、冷凝、切割直接得到鑄坯的工藝，他不僅是節(jié)約能源，提高成材率的重要措施，并且實(shí)現(xiàn)了煉鋼澆鑄的連續(xù)化、自動(dòng)化，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了環(huán)境，是煉鋼生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)。而結(jié)晶器是連鑄機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，為了保證連鑄生產(chǎn)的順利進(jìn)行，需要通過一個(gè)振動(dòng)裝置使結(jié)晶器按一定的規(guī)律振動(dòng)。本設(shè)計(jì)要著重研究的是結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)的CAN通信部分。CAN總線是目前應(yīng)用非常廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN總線起初是被用于汽車監(jiān)控和監(jiān)控，但是由于CAN總線本身的獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想、良好的功能特性、極高的可靠性和現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力，其在工

6、業(yè)控制領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)是基于freescale HCS12系列16位微控制器MC9S12DG128的CAN通信，詳細(xì)闡述了其硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)過程。關(guān)鍵詞：連鑄機(jī)；結(jié)晶器；CAN總線；MC9S12DG128單片機(jī)Based on the freescale HCS12 series microcontroller mould oscillation control systemCAN communication partAbstractContinuous casting is technics to casting condense incise the liquid steel b

7、y continuous casting machine to be casting blank, it is not only saving energy, improving ratio of success, and an important measure of the continuous steel casting realized, and reduce the labor intensity of automation, improve the environment, is a central part of the steelmaking. But the key is c

8、asting mould casting production equipment, in order to ensure the smooth, need through a vibration device makes the crystallizer according to certain rules vibration.This design willput emphasis on CAN communication part of mould oscillation control system. Thecan bus is very extensive fieldbus. The

9、can bus was originally used in automobile monitoring and control, but due to the unique thecan bus itself the design thought and good features, high reliability and anti-interference ability in the field of industrial control, also widely used. The design is based on a series of 16 HCS12 freescale M

10、C9S12DG128 micro controller of communication, this paper expounds the CAN of the hardware and the software realization.Keywords: conticaster； Mould；CAN bus； MC9S12DG128 microcontroller目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232829956摘要 PAGEREF _Toc232829956 h IHYPERLINK l _Toc232829957Abstract PAGEREF _T

11、oc232829957 h IIHYPERLINK l _Toc232829958目錄 PAGEREF _Toc232829958 h IIIHYPERLINK l _Toc232829959第一章緒論 PAGEREF _Toc232829959 h 1HYPERLINK l _Toc2328299601.1 研究背景 PAGEREF _Toc232829960 h 1HYPERLINK l _Toc2328299611.2 本課題意義 PAGEREF _Toc232829961 h 1HYPERLINK l _Toc2328299621.3 本課題研究方向 PAGEREF _Toc23282

12、9962 h 2HYPERLINK l _Toc232829963第二章結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)與HCS系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc232829963 h 3HYPERLINK l _Toc2328299642.1 結(jié)晶器的作用和發(fā)展歷程 PAGEREF _Toc232829964 h 3HYPERLINK l _Toc2328299652.2 結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和工作原理 PAGEREF _Toc232829965 h 4HYPERLINK l _Toc2328299662.3 HCS12系列微控制器簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc232829966 h 5HYPERLINK l

13、 _Toc2328299672.4 HCS12系列單片機(jī)的核與片上資源 PAGEREF _Toc232829967 h 6HYPERLINK l _Toc2328299682.4.1 MC9S12DG128單片機(jī)的部結(jié)構(gòu)與引腳功能 PAGEREF _Toc232829968 h 6HYPERLINK l _Toc2328299692.4.2 MC9S12DG128MCU的功能模塊 PAGEREF _Toc232829969 h 13HYPERLINK l _Toc232829970第三章 CAN總線概述 PAGEREF _Toc232829970 h 15HYPERLINK l _Toc232

14、8299713.1 概念 PAGEREF _Toc232829971 h 15HYPERLINK l _Toc2328299723.2 CAN總線的位數(shù)值表示 PAGEREF _Toc232829972 h 17HYPERLINK l _Toc2328299733.3 CAN總線的通信距離 PAGEREF _Toc232829973 h 18HYPERLINK l _Toc2328299743.4 CAN總線的分層結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc232829974 h 19HYPERLINK l _Toc2328299753.5 CAN報(bào)文的幀結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc232829975 h

15、 19HYPERLINK l _Toc2328299763.6 位定時(shí)與同步 PAGEREF _Toc232829976 h 23HYPERLINK l _Toc2328299773.7 CAN總線高層協(xié)議介紹 PAGEREF _Toc232829977 h 24HYPERLINK l _Toc2328299783.7.1概述 PAGEREF _Toc232829978 h 24HYPERLINK l _Toc2328299793.7.2 DeviceNet PAGEREF _Toc232829979 h 24HYPERLINK l _Toc2328299803.7.3 CANOpen PAG

16、EREF _Toc232829980 h 26HYPERLINK l _Toc2328299813.7.4 SDS PAGEREF _Toc232829981 h 26HYPERLINK l _Toc2328299823.8 MSCAN12模塊簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc232829982 h 27HYPERLINK l _Toc2328299833.8.1 MSCAN12特性 PAGEREF _Toc232829983 h 27HYPERLINK l _Toc2328299843.8.2外部引腳 PAGEREF _Toc232829984 h 28HYPERLINK l _Toc23282

17、99853.8.3報(bào)文存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc232829985 h 28HYPERLINK l _Toc2328299863.8.4 標(biāo)識(shí)符驗(yàn)收濾波 PAGEREF _Toc232829986 h 30HYPERLINK l _Toc232829987第四章硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232829987 h 33HYPERLINK l _Toc2328299884.1 硬件的基本組成 PAGEREF _Toc232829988 h 33HYPERLINK l _Toc2328299894.2 電路圖 PAGEREF _Toc232829989 h 33HYPERLINK l

18、_Toc2328299904.3 硬件模塊和外圍電路 PAGEREF _Toc232829990 h 33HYPERLINK l _Toc2328299914.3.1 總線收發(fā)器 PAGEREF _Toc232829991 h 33HYPERLINK l _Toc2328299924.3.2 時(shí)鐘電路 PAGEREF _Toc232829992 h 34HYPERLINK l _Toc2328299934.3.3 電源電路 PAGEREF _Toc232829993 h 35HYPERLINK l _Toc2328299944.3.4 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc232829994 h

19、35HYPERLINK l _Toc232829995第五章 CAN軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232829995 h 36HYPERLINK l _Toc2328299965.1 MSCAN12初始化 PAGEREF _Toc232829996 h 36HYPERLINK l _Toc2328299975.2 發(fā)送子程序 PAGEREF _Toc232829997 h 37HYPERLINK l _Toc2328299985.3 接收子程序 PAGEREF _Toc232829998 h 37HYPERLINK l _Toc232829999結(jié)論 PAGEREF _Toc2328299

20、99 h 39HYPERLINK l _Toc232830000參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc232830000 h 40HYPERLINK l _Toc232830001致 PAGEREF _Toc232830001 h 41HYPERLINK l _Toc232830002附錄A PAGEREF _Toc232830002 h 42HYPERLINK l _Toc232830003附錄B PAGEREF _Toc232830003 h 47第一章 緒論1.1 研究背景在連續(xù)鑄鋼的生產(chǎn)過程中，結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)被廣泛使用。它的主要功能是使結(jié)晶器按給定的振幅、頻率和波形偏斜特性沿連鑄機(jī)外弧線運(yùn)

21、動(dòng)。其目的是便于“脫?！?，防止鑄坯在凝固過程中與結(jié)晶器銅壁發(fā)生粘結(jié)而出現(xiàn)粘掛漏鋼事故。在連鑄結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)的發(fā)展過程中，相繼出現(xiàn)了同步振動(dòng)、負(fù)滑動(dòng)振動(dòng)、正弦振動(dòng)、非正弦振動(dòng)等多種振動(dòng)方式。但迄今為止，工業(yè)中廣泛使用的仍然是用直流電機(jī)或交流變頻電機(jī)通過偏心凸輪驅(qū)動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器正弦振動(dòng)。;結(jié)晶器振動(dòng)控制的精度與穩(wěn)定性是保障鑄機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行、安全高效生產(chǎn)的前提。在連鑄結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)的發(fā)展過程中，相繼出現(xiàn)了同步振動(dòng)、負(fù)滑動(dòng)振動(dòng)、正弦振動(dòng)、非正弦振動(dòng)等多種振動(dòng)方式。但迄今為止，工業(yè)中廣泛使用的仍然是用直流電機(jī)或交流變頻電機(jī)通過偏心凸輪驅(qū)動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器正弦振動(dòng)。這主要是因?yàn)橛闷耐馆唽?shí)現(xiàn)正弦波

22、振動(dòng)波形精確，而且加工容易；同時(shí)，正弦波振動(dòng)與鑄坯拉速?zèng)]有嚴(yán)格要求，即不像同步振動(dòng)那樣，要求結(jié)晶器下降速度與鑄坯同步，上升比拉速大三倍；也不像負(fù)滑動(dòng)振動(dòng)那樣，結(jié)晶器上、下振動(dòng)與鑄坯拉速有較嚴(yán)格的關(guān)系。而且，正弦振動(dòng)的結(jié)晶器速度和加速度分別按正弦和余弦規(guī)律變化，在上、下死點(diǎn)速度變化瞬間，沖擊力不會(huì)過大，速度變化較平穩(wěn)。因此，近年來在板坯和方坯連鑄機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。1.2 本課題意義結(jié)晶器振動(dòng)裝置是連鑄過程中的一個(gè)非常重要的生產(chǎn)裝置，其目的是使結(jié)晶器按給定的振幅和頻率沿著鑄機(jī)半徑作仿弧運(yùn)動(dòng)。使脫膜更為容易，防止鑄坯在凝固過程中與結(jié)晶器銅壁發(fā)生粘結(jié)而出現(xiàn)粘連漏鋼事故。由于加工不同的鋼材需要結(jié)晶器按

23、不同的頻率和振幅進(jìn)行振動(dòng)，而原有的振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面在工作過程中沒有在線監(jiān)測(cè)振動(dòng)的振幅，頻率和相位裝置，所有的振動(dòng)臺(tái)的調(diào)整都是離線進(jìn)行的，這對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的加工過程來說缺乏一定的科學(xué)性。為此，建立一套實(shí)時(shí)在線連續(xù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量，防止漏鋼現(xiàn)象具有十分重要的意義。1.3 本課題研究方向在本設(shè)計(jì)中，結(jié)晶器的振動(dòng)由摩托羅拉公司生產(chǎn)的freescale HCS12系列單片機(jī)進(jìn)行控制。freescale HCS12系列單片機(jī)是基于16位CPU的控制器，其部功能非常豐富。HCS12系列擁有大容量存（可達(dá)12KB RAM和256 KB閃存）和5VDC工作電壓。HCS12系列的各種型號(hào)可工作在最高

24、25MHZ的時(shí)鐘頻率下。部集成有模數(shù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)（ATD）、脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)、CAN控制器，定時(shí)器系統(tǒng)配備一個(gè)8通道、16位的定時(shí)器。我所做的CAN通信部分是結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)的一部分，剩下的部分由另外三位同學(xué)完成。CAN是ContmllerAtcaNctwork的英文縮寫，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，是一種簡(jiǎn)化型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為了有別于LAN故稱為控制器局域網(wǎng)。本設(shè)計(jì)是基于freescale HCS12系列16位微控制器MC9S12DG128的CAN通信，文中詳細(xì)闡述了其硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)過程。第二章 結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)與HCS系列單片機(jī)簡(jiǎn)介2.1 結(jié)晶器的作用和發(fā)展歷程進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)連鑄技術(shù)處于高速發(fā)展

25、時(shí)期，2001年全國(guó)生產(chǎn)鋼15163萬噸，全國(guó)連鑄比達(dá)到89.68%，首次超過世界連鑄平均水平。結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)是鋼廠連鑄生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。結(jié)晶器是連續(xù)鑄鋼中的鑄坯成型設(shè)備，也是連鑄機(jī)心臟設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)?；仡欉B續(xù)鑄鋼的發(fā)展歷史，連續(xù)澆鑄的生產(chǎn)方式首先是從有色金屬開始的。鑄機(jī)采用的是垂直固定的結(jié)晶器，拉坯過程中，坯殼極易與結(jié)晶器壁發(fā)生粘結(jié)，從而導(dǎo)致拉不動(dòng)或拉漏事故。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，1913年瑞典人皮爾遜（AHPehrson）曾提出結(jié)晶器應(yīng)按照一定的振幅和頻率做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的想法，但真正將這一想法付諸實(shí)施的卻是德國(guó)人容漢斯（SJunghans）。容漢斯開發(fā)的結(jié)

26、晶器振動(dòng)裝置于1933年成功的應(yīng)用于有色金屬黃銅的連鑄。1949年容漢斯的合作者美國(guó)人艾爾文羅西（IrvingRossi）獲得了容漢斯振動(dòng)結(jié)晶器的使用權(quán)，并在美國(guó)的阿勒德隆鋼公司（Allegheng Ludlum Steel Corporation）的Watervliet廠的一臺(tái)方坯試驗(yàn)連鑄機(jī)上采用了振動(dòng)結(jié)晶器。與此同時(shí)，容漢斯振動(dòng)結(jié)晶器又被應(yīng)用于德國(guó)曼斯曼（Mannesmann）公司胡金根廠（Huckiugen）的一臺(tái)連續(xù)鑄鋼試驗(yàn)連鑄機(jī)。容漢斯振動(dòng)結(jié)晶器在這兩臺(tái)連鑄機(jī)上的成功應(yīng)用，使其在鋼連鑄中迅速得到了推廣。從此，結(jié)晶器振動(dòng)便成了連鑄生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)操作?？梢钥闯鍪钦駝?dòng)的結(jié)晶器使連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)

27、了工業(yè)化。結(jié)晶器由靜止變?yōu)檎駝?dòng)，引起了連鑄工作者的廣泛關(guān)注和興趣，人們紛紛進(jìn)行試驗(yàn)研究工作，對(duì)粘結(jié)性漏鋼機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)展了各種結(jié)晶器振動(dòng)規(guī)律。最早出現(xiàn)的是矩形速度振動(dòng)規(guī)律，基于“拉裂焊合”理論，其特點(diǎn)是結(jié)晶器在下降時(shí)與鑄坯做同步運(yùn)動(dòng)，然后以3倍的拉坯速度上升，即所謂的3:1型振動(dòng)方式。這種振動(dòng)方式對(duì)鑄坯脫模是有效的，早期得到了應(yīng)用。但其主要缺點(diǎn)是機(jī)械加工比較困難，振動(dòng)機(jī)構(gòu)和拉坯機(jī)構(gòu)之間要有嚴(yán)格的電器連鎖，在上升和下降的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處速度變化很大，設(shè)備沖擊大，不利于采用高頻振動(dòng)。但這種波形的采用，使固定的結(jié)晶器變?yōu)檎駝?dòng)的結(jié)晶器，使結(jié)晶器技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)飛躍。隨著負(fù)滑動(dòng)理論的出現(xiàn)，矩形速度規(guī)律被梯形速度

28、規(guī)律所代替，其特點(diǎn)是結(jié)晶器向下運(yùn)動(dòng)過程中有較長(zhǎng)一段時(shí)間其速度稍大于拉坯速度，即“負(fù)滑脫運(yùn)動(dòng)”，使坯殼中產(chǎn)生壓應(yīng)力，可以使拉裂的坯殼壓合，使粘結(jié)的坯殼強(qiáng)制脫模，結(jié)晶器在上升、下降轉(zhuǎn)折點(diǎn)處速度變化較緩和，提高了設(shè)備的平穩(wěn)性，梯形波的出現(xiàn)使連鑄的生產(chǎn)更加順暢，這種速度波形沿用了很多年，負(fù)滑動(dòng)理論一直沿用至今。隨著負(fù)滑動(dòng)理論的不斷發(fā)展和完善，出現(xiàn)了正弦速度規(guī)律，正弦振動(dòng)速度規(guī)律采用偏心輪實(shí)現(xiàn)。這種振動(dòng)規(guī)律打破了結(jié)晶器和鑄坯之間要有一定的速度關(guān)系的限制，著重發(fā)揮它的脫模作用，用偏心輪代替凸輪，正弦振動(dòng)仍有一小段負(fù)滑動(dòng)階段，有利于脫模和拉裂坯殼的焊合，速度、加速度變化平緩，采用偏心輪設(shè)備簡(jiǎn)單，易于加工制造

29、、安裝和維護(hù)，運(yùn)動(dòng)精度高，設(shè)備運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，易于采用較高頻率振動(dòng)。正弦振動(dòng)目前仍被廣泛應(yīng)用。非正弦振動(dòng)速度波形的特點(diǎn)是：結(jié)晶器向上運(yùn)動(dòng)到最大位移的時(shí)間比正弦振動(dòng)有一段時(shí)間滯后，結(jié)晶器向上運(yùn)動(dòng)的速度小，向下運(yùn)動(dòng)的速度大。其負(fù)滑動(dòng)時(shí)間短，有 利于減輕鑄坯表面振痕深度，正滑動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，可以增加保護(hù)渣的耗量，增強(qiáng)結(jié)晶器壁與坯殼間的潤(rùn)滑，正滑動(dòng)速度差小，可以減小摩擦力，減小坯殼中的拉應(yīng)力，減少拉裂；負(fù)滑動(dòng)量大，即結(jié)晶器相對(duì)于鑄坯向下運(yùn)動(dòng)的位移量大，有利于鑄坯的強(qiáng)制脫模。由于非正弦振動(dòng)能夠獲得合理的工藝參數(shù)，適應(yīng)高拉速，且能獲得良好的表面質(zhì)量，因此受到了人們的重視，被廣鑄工作者確認(rèn)為是發(fā)展高效連鑄的關(guān)鍵

30、技術(shù)之一。結(jié)晶器按照一定的規(guī)律進(jìn)行振動(dòng)需要有精確的控制，對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)的控制可以采用多種方式，本設(shè)計(jì)采用的是freescale HCS12系列單片機(jī)。2.2 結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)晶器振動(dòng)相當(dāng)于一種脫模的作用，其目的是防止鑄坯粘結(jié)而發(fā)生拉裂或漏鋼，同時(shí)結(jié)晶器作上下振動(dòng)時(shí)，能周期性地改變鋼液面和結(jié)晶器壁的相對(duì)位置，有利于改善結(jié)晶器壁表面的潤(rùn)滑狀況，減小粘結(jié)阻力和摩擦阻力，還可改善鑄坯的表面質(zhì)量。結(jié)晶器向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，減少新生的坯殼與銅壁產(chǎn)生粘結(jié)，以防止坯殼受到較大的應(yīng)力，使鑄坯表面出現(xiàn)裂痕，在往下運(yùn)動(dòng)過程中，與鑄坯速度相等時(shí)，坯殼與結(jié)晶器之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而鋼水在此段時(shí)間有機(jī)會(huì)形成足

31、夠強(qiáng)度的坯殼，從而保證鋼坯的質(zhì)量。連鑄結(jié)晶器振動(dòng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)和模擬量控制兩大部分。圖2.1 結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.3 HCS12系列微控制器簡(jiǎn)介摩托羅拉68HC12/HCS12微控制器家族是基于16位CPU的控制器，他們的前身是68HC11。68HC11是一種8位微控制器，自其在20世紀(jì)80年代中期發(fā)明后，已成為許多嵌入式系統(tǒng)的動(dòng)力核心。1996年，摩托羅拉開發(fā)了68HC12控制器家族，主要有兩個(gè)不同的系列：68HC12A4系列和68HC912B32系列。自那以后，涌現(xiàn)出許多不同型號(hào)的68HC12微控制器。68HC12A4系列主要運(yùn)行于擴(kuò)展模式，

32、而B32系列主要用于單片機(jī)模式。2002年摩托羅拉從68HC12微控制器生產(chǎn)線升級(jí)開發(fā)了HCS12產(chǎn)品系列。HCS12軟件兼容HCll，與HC12相比，該系列在總線速度、時(shí)鐘、存儲(chǔ)器、接口等方面均有變化。首先HCS12采用摩托羅拉的第三代快閃存儲(chǔ)器，容量32512KB，具有快速編程能力、靈活的保護(hù)與安全機(jī)制，有利于軟件的保護(hù)。而且擦除和寫入無需外加高電壓；HCS12的RAM和EEPROM容量總體上高于HC12系列，分別為2-14KB和l-4KB。在串行接口方面，HCS12最多可支持5個(gè)CAN總線接口、1個(gè)J1850接口、1個(gè)總線接口、2個(gè)SCI接口、3個(gè)SPI接口，以后還計(jì)劃增加USB和其他接

33、口。其次，HCS12時(shí)鐘發(fā)生器模塊設(shè)PLL，部時(shí)鐘可軟件調(diào)節(jié)。HCS12的一些性能優(yōu)于HC12系列，尤其是FLASH模塊，采用了先進(jìn)的0.25m工藝，無需外加編程電壓，最短整體擦除時(shí)間僅100ms，512字節(jié)頁(yè)擦除時(shí)間僅20ms。HCS12系列單片機(jī)有一個(gè)或多個(gè)嵌的摩托羅拉可擴(kuò)展控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（msCAN）模塊。CAN起源于20世紀(jì)80年代中期的汽車工業(yè)，德國(guó)的Bosch公司最初為了汽車監(jiān)控和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了CAN總線，現(xiàn)在，世界上許多的著名汽車制造廠商都已經(jīng)開始采用CAN總線來實(shí)現(xiàn)汽車部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。由于CAN總線本身的特點(diǎn)，其應(yīng)用圍目前已經(jīng)不再局限于汽車行業(yè)，而向過

34、程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織工業(yè)、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械與傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。CAN已經(jīng)形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并已經(jīng)被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。2.4 HCS12系列單片機(jī)的核與片上資源在本設(shè)計(jì)中具體用到是HCS12系列單片機(jī)中的MC9S12DG128單片機(jī)，它是MC9S12系列單片機(jī)的一員。下面將對(duì)MC9S12系列單片機(jī)做詳細(xì)介紹。MC9S12系列單片機(jī)采用了高性能的16位處理器HCS12，可提供豐富的指令系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)算能力；期大容量的FLASH存儲(chǔ)器具有在線編程能力，EEP-ROM和RAM可存儲(chǔ)各種控制參數(shù)。MC9S12的低功耗晶振、復(fù)位控制、看門狗與實(shí)時(shí)中斷等配

35、置和功能更有助于系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。MC9S12有多個(gè)系列幾十個(gè)品種，而且仍在不斷發(fā)展中。該系列單片機(jī)有很高的集成度，片上集成了很多功能模塊，豐富的外設(shè)資源使用戶使用起來十分方便。2.4.1 MC9S12DG128單片機(jī)的部結(jié)構(gòu)與引腳功能MC9S12系列單片機(jī)簡(jiǎn)稱S12系列單片機(jī)。典型的HC12總線頻率為8MHz，而典型的S12總線速度為25MHz?？偩€速度指的是CPU執(zhí)行一條基本指令的速度。CPU12是高速的16位處理單元，指令集兼容以前的版本M68HC12，M68HC12的源代碼不經(jīng)修改就能拿到CPU12核的單片機(jī)上使用。HC12和S12指令完全兼容，故在很多場(chǎng)合下，寫成HCS12系列單片機(jī)。

36、從HC12到S12，單片機(jī)的功能有所增強(qiáng)，包括運(yùn)行頻率的提高和功能模塊的增加、增強(qiáng)。與多數(shù)單片機(jī)的仿真調(diào)試方式不同，MC9S12具有的背景調(diào)試模塊為單片機(jī)的開發(fā)提供了便利，BDM能在單片機(jī)運(yùn)行時(shí)對(duì)單片機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)試。豐富的外設(shè)和I/O資源是MC9S12系列單片機(jī)的一大特色。多數(shù)引腳具有復(fù)用功能，給用戶提供了很大的靈活性。MC9S12系列單片機(jī)的A口、B口在擴(kuò)展方式下作為分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，E口的部分口線作為控制總線，在系統(tǒng)擴(kuò)展的時(shí)候使用。每一種接口都具有雙重功能，即通用I/O功能和特殊接口功能，在單片模式下，甚至A口、B口和E口的一部分也可以用作通用I/O口。這些雙重功能的I/O口本身與其控

37、制邏輯完全集成在MCU部，其體積、功耗、可靠性、應(yīng)用簡(jiǎn)單方便程度都與用戶擴(kuò)充的I/O口有著重要的區(qū)別。單線背景調(diào)試模式（BDM）和時(shí)鐘監(jiān)視部分用于開發(fā)支持和運(yùn)行安全，更是他的特色。部Flash程序存儲(chǔ)器容量達(dá)256KB，可以用來保存程序和原始數(shù)據(jù)，在正常工作是沒有被改寫的危險(xiǎn)。12KB的RAM存儲(chǔ)器可以用作堆棧、保存中間結(jié)果與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，甚至可以在調(diào)試時(shí)存放程序。4KB的EEPROM可以保存組態(tài)、設(shè)置信息等半永久數(shù)據(jù)。16位的CPU12具有16位乘法和32位除16位的整數(shù)乘除運(yùn)算指令，部設(shè)有指令隊(duì)列，最小總線周期僅為40ns，I/O與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。特有的BDM調(diào)試方式無需仿真器，可以實(shí)現(xiàn)硬件斷

38、點(diǎn)、條件斷點(diǎn)、在線調(diào)試等全部調(diào)試功能，外部只需簡(jiǎn)單的接口和相應(yīng)的軟件即可。部集成了看門狗功能，可以保證程序跑飛后快速恢復(fù)。時(shí)鐘監(jiān)視更具特色，它可以監(jiān)視系統(tǒng)時(shí)鐘的運(yùn)行異常，例如時(shí)鐘頻率下降等，兩者結(jié)合等于為系統(tǒng)安全加了雙保險(xiǎn)。部集成的外設(shè)除了常規(guī)的定時(shí)器、串行接口、并行接口以外，還包括ATD、ECT、SPI、BDLC、CAN等，其中ATD有16個(gè)10位模擬輸入通道，部具有多路器和采樣保持，可以設(shè)定各種采樣方式，可以采用中斷方式工作。定時(shí)器模塊具有8個(gè)獨(dú)立可編程通道，每個(gè)通道可以單獨(dú)設(shè)置成輸入捕捉/輸出比較方式。集成的串行接口SCI有2個(gè)，SPI有3個(gè)，工作方式與參數(shù)可以根據(jù)應(yīng)用要求設(shè)置。部8個(gè)8

39、位的PWM通道可以組合成4個(gè)16位通道。BDLC和CAN總線接口使系統(tǒng)可以直接接入相應(yīng)的小型局域網(wǎng)。此外，MC9S12還具有暫停和等待模式，在滿足要求的前提下，可以最大限度地降低功率消耗。MC9S12有兩種典型的封裝形式，即LQFP112和QFP80。其中除了地址、數(shù)據(jù)、控制等三總線外，主要是I/O引腳，多數(shù)引腳具有兩種或更多功能。1.電源相關(guān)引腳（1）VDDR和VSSR數(shù)字電源和接地引腳外部電源和地引腳，提供I/O驅(qū)動(dòng)和電壓調(diào)整器的輸入。為了滿足信號(hào)的快速上升要求，一般要求電源能提供瞬時(shí)大電流，因此要在兩個(gè)之間放置旁路電容，并且要盡量靠近MCU，具體旁路要求取決于MCU引腳的負(fù)載。（2）VD

40、DX和VSSXI/O電源和接地引腳外部電源和地引腳，提供I/O驅(qū)動(dòng)。要在兩個(gè)之間放置旁路電容，并且要盡量靠近MCU。（3）VDDA和VSSAADC轉(zhuǎn)換模塊電源和接地引腳為電壓調(diào)整器和AD轉(zhuǎn)換器提供電源和地，同時(shí)為部電壓調(diào)整器提供參考電壓。兩個(gè)引腳之間需要放置旁路電容。（4）VRH和VRLADC參考電源輸入引腳AD轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入引腳，其精度和穩(wěn)定性直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果，因此這路電源要求品質(zhì)較高，不能受數(shù)字部分的影響，但功率較小，單獨(dú)供電既經(jīng)濟(jì)又容易實(shí)現(xiàn)。（5）VDD1.2和VSS1.2外部2.5V供電引腳用兩對(duì)引腳，直接對(duì)部2.5V核供電。如果部電壓調(diào)整器使能，2.5V來自于電壓調(diào)整器，不需要

41、外部提供，這兩組電源引腳上不能放置靜態(tài)負(fù)載。如果VREGEN引腳接地，部電壓調(diào)整器關(guān)閉，這兩對(duì)引腳上需要提供外部2.5V電源。（6）VDDPLL和VSSPLL振蕩器和鎖相環(huán)供電引腳電壓調(diào)整器關(guān)閉時(shí)，該引腳必須接2.5V。電壓調(diào)整器工作時(shí)，該引腳的電壓由電壓調(diào)整器提供。（7）VREGEN電壓調(diào)整模塊選擇引腳該引腳拉高則使能部電壓調(diào)整器，該引腳拉低則禁止部電壓調(diào)整器。若VREGEN接地，部電壓調(diào)整器禁止，不能輸出2.5V電壓，VDD1.2和VDDPLL需要的2.5V必須由外部提供。2.模式選擇引腳MC9S12單片機(jī)指定三個(gè)引腳MODC(BKGD)、MODB(PE6)、MODA(PE5)來設(shè)定單片機(jī)

42、的運(yùn)行模式。模式選擇見表。3.擴(kuò)展模式下用到的引腳（1）A口（PA7PA0）和B口（PB7PB0）地址、數(shù)據(jù)總線引腳在寬擴(kuò)展模式下，A口和B口做分時(shí)復(fù)用的數(shù)據(jù)和地址總線，與通用I/O口A、B共享引腳。其中，PA7PA0引腳分時(shí)用作D15D8和A15A8，PB7PB0引腳分時(shí)用作D7D0和A7A0。表2.1 MC9S12單片機(jī)運(yùn)行模式選擇BKGD(MODC)PE6(MODB)PE5(MODA)模式選擇地址線寬度數(shù)據(jù)線寬度000特殊單片模式00001仿真擴(kuò)展窄模式168010測(cè)試模式1616011仿真寬擴(kuò)展模式1616100普通單片模式00101普通窄擴(kuò)展模式168110特殊外設(shè)模式111普通寬擴(kuò)

43、展模式1616在窄擴(kuò)展模式下，B口德引腳用作地址總線的低8位，A口供高8位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線分時(shí)使用。在該模式下，處理16位數(shù)據(jù)需要兩個(gè)連續(xù)的總線周期，第一個(gè)周期用于處理高位字節(jié)，下一個(gè)周期處理低位字節(jié)。各個(gè)地址引腳的狀態(tài)應(yīng)該在E時(shí)鐘的上升沿鎖存，要讓外部器件獲得最長(zhǎng)的地址建立時(shí)間，因此要用到鎖存器。單片模式下，這兩個(gè)口可作為通用I/O口。（2）PE4(ECLK)地址鎖存引腳ECLK是部總線時(shí)鐘的對(duì)外輸出引腳，用于地址、數(shù)據(jù)總線分離，也用作定時(shí)基準(zhǔn)。復(fù)位后其頻率為晶振頻率的一半。在寬擴(kuò)展模式下，必須用地址鎖存器（74HC574等），生成地址信息。ECLK的上升沿將PTA口和PTB口的地址信

44、息鎖存到鎖存器，然后釋放這兩個(gè)端口，使其成為數(shù)據(jù)通道。（3）PE2(R/)讀寫信號(hào)引腳R/ 引腳在所有模式下都可以用作I/O，通過E口設(shè)置寄存器PEAR中的RDWE位置位來啟用該引腳的讀寫控制功能。擴(kuò)展模式下對(duì)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器和I/O電路進(jìn)行數(shù)據(jù)讀/寫控制。（4）PE3()片選信號(hào)引腳在所有模式下都可以用作I/O，通過E口設(shè)置寄存器PEAR中的RDWE位置位來啟用該引腳的寫控制功能。該引腳可以用作選通控制訪問規(guī)字時(shí)地址A0和分別作用高位和低位數(shù)據(jù)單元的片選信號(hào)。在特殊擴(kuò)展模式下，該引腳也用作，并與分時(shí)占用引腳。（5）PK7()片程序存儲(chǔ)器選擇引腳擴(kuò)展方式下，該引腳用作仿真片選信號(hào)輸出。配置擴(kuò)展方式

45、時(shí)該引腳用來使能片上的Flash。 4.系統(tǒng)功能引腳（1）XTAL和EXTAL、XFC鎖相環(huán)外接濾波電容端XTAL和EXTAL分別是晶體驅(qū)動(dòng)和外部時(shí)鐘輸入引腳。EXTAL既可接晶振，也可接CMOS兼容的時(shí)鐘信號(hào)，驅(qū)動(dòng)部時(shí)鐘產(chǎn)生電路，器件中所有時(shí)鐘信號(hào)都源于該引腳輸入的時(shí)鐘。XTAL是晶體驅(qū)動(dòng)輸出，當(dāng)EXTAL外接時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須懸空。XFC是鎖相環(huán)濾波引腳。應(yīng)注意串聯(lián)和并聯(lián)晶振電路的構(gòu)成。（2）PE7(NOACC/)外部震蕩電路方式選擇當(dāng)使用串行振蕩電路時(shí)，該引腳要拉高；當(dāng)使用并行振蕩電路時(shí)，該引腳要接地。（3）復(fù)位引腳低有效的雙向控制信號(hào)。當(dāng)作為輸入時(shí)，外部的低電平用來初始化MCU的初始狀

46、態(tài)。如果時(shí)鐘監(jiān)視或COP看門狗電路檢測(cè)到部故障，該引腳作為開漏輸出，對(duì)外指示這種狀態(tài)。MCU進(jìn)入復(fù)位是異步方式，結(jié)束復(fù)位是同步方式，這使得器件即使在時(shí)鐘失效的情況下也可以進(jìn)入真正的復(fù)位狀態(tài)，同時(shí)又可以在復(fù)位結(jié)束后以同步方式開始運(yùn)行。一次復(fù)位是部還是外部引起的，是可以判別的。部復(fù)位首先將該引腳拉低并保持131134個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期然后釋放該引腳，再過64個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期采樣該引腳電平，如果該引腳回到了高電平，說明復(fù)位是由時(shí)鐘監(jiān)視器或COP看門狗電路引起的，CPU將取得時(shí)鐘監(jiān)視器或COP看門狗電路的復(fù)位向量；如果該引腳仍然是低電平，就確定為外部復(fù)位，將取得外部復(fù)位的向量。（4）PE1()可屏蔽中斷請(qǐng)求

47、可屏蔽外部中斷輸入腳，可通過程序選擇（中斷控制寄存器INTCR）該引腳是否和中斷邏輯相連，以與下降沿或電平觸發(fā)方式。復(fù)位后，默認(rèn)為電平觸發(fā)方式，同時(shí)在條件碼寄存器中中斷被屏蔽?？梢酝ㄟ^軟件清零或置位CCR寄存器中的1位來使能或禁止所有可屏蔽的中斷，當(dāng)然也包括中斷。（5）PE0()不可屏蔽中斷請(qǐng)求該不可屏蔽外部中斷引腳提供了一種復(fù)位初始化后申請(qǐng)非屏蔽中斷的手段。在復(fù)位階段，CCR寄存器中的X位和I位被置1，在MCU通過軟件允許以前，任何中斷都被屏蔽。系統(tǒng)初始化后，可以通過軟件清零X位，從而使能該中斷。X位一旦清零，就不能再通過軟件方式將該位置1了。該中斷申請(qǐng)經(jīng)常用于系統(tǒng)掉電、硬件故障等場(chǎng)合。（6

48、）BKGD背景調(diào)試引腳采用自定義協(xié)議，通過BDM調(diào)試工具進(jìn)行單線雙向通信，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線調(diào)試。5.輸入/輸出部分MCU片上集成了十余個(gè)I/O接口，其中有通用并行I/O口（一般每口8個(gè)外部引腳）以與SCI、PWM、ADC、I2C、CAN等專用子系統(tǒng)。復(fù)位后所有I/O引腳默認(rèn)設(shè)置為通用的I/O輸入，當(dāng)專用子系統(tǒng)激活后，自動(dòng)變更為專用功能。MC9S12輸入輸出口包括PTA、PTB、PTE、PTH、PTJ、PTS、PTP、PTK、AD0、AD1等。（1）A、B口在擴(kuò)展方式下為地址數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線，但在芯片模式下為通用I/O。輸入可選部上拉，輸出具有降功率驅(qū)動(dòng)功能。（2）E口用于總線控制和中斷請(qǐng)求，余下其

49、他引腳可作通用I/O。輸入可選部上拉，輸出具有降功率驅(qū)動(dòng)功能。（3）AD口ATD子系統(tǒng)輸入或通用輸入引腳。復(fù)位后默認(rèn)為通用I/O輸入引腳并且只能做輸入。ATD模塊使能后，用作模擬輸入。（4）K口擴(kuò)展方式下外部總線的擴(kuò)展地址線、仿真片選輸出或通用I/O。復(fù)位后為通用I/O引腳。輸入可選部上拉，輸出具有降功率驅(qū)動(dòng)功能。（5）T口I/O與增強(qiáng)型捕捉定時(shí)器共享引腳。復(fù)位后為通用I/O引腳，定時(shí)器功能使能后，用作輸入捕捉或輸出比較或脈沖累加輸入。輸入可選部上拉，輸出具有降功率驅(qū)動(dòng)功能。（6）P口SPI、脈寬調(diào)制輸出、I/O中斷或通用I/O。復(fù)位后為通用I/O引腳，要使用某種特殊功能，可以通過置位相應(yīng)功能

50、寄存器的使能位來實(shí)現(xiàn)。（7）S口SCI、SPI或通用I/O。復(fù)位后為通用I/O引腳。SCI或SPI使能后，對(duì)應(yīng)引腳的通用I/O關(guān)閉。（8）M口I/O與CAN、BDLC共享。復(fù)位后位通用I/O引腳。CAN或BDLC使能后，對(duì)應(yīng)引腳的通用I/O關(guān)閉。（9）J口I/O與C、CAN、I/O中斷共享。復(fù)位后為通用I/O引腳。特殊功能使能后，對(duì)應(yīng)引腳的通用I/O關(guān)閉。（10）H口I/O與I/O中斷共享。復(fù)位后為通用I/O引腳。特殊功能使能后，對(duì)應(yīng)引腳的通用I/O關(guān)閉。2.4.2 MC9S12DG128MCU的功能模塊本設(shè)計(jì)所使用的HCS12系列的MC9S12DG128MCU，其部主要由MCU的基本部分和C

51、AN功能模塊組成。1.時(shí)鐘和復(fù)位產(chǎn)生模塊、存儲(chǔ)器與封裝形式時(shí)鐘和復(fù)位產(chǎn)生模塊CRG(Clock and Reset Generator)包括地電流振蕩器或是標(biāo)準(zhǔn)振蕩的選擇、鎖相環(huán)時(shí)鐘頻率放大器、看門狗、實(shí)時(shí)中斷和時(shí)鐘監(jiān)控器。存儲(chǔ)器包括128KB的Flash EEPROM、8KB的RAM、2KB的EEPROM。DG128采用80引腳TQFP和112引腳LQFP兩種形式的封裝，具有5V輸入和驅(qū)動(dòng)能力，CPU的工作頻率可達(dá)到50MHz，總線頻率可達(dá)到25MHz，并支持單線背景調(diào)試模式（BDM）,可以在線設(shè)置硬件斷點(diǎn)。2.豐富的I/O口（1）通過I/O接口：29路獨(dú)立的數(shù)字I/O接口，20路帶中斷和喚

52、醒功能的數(shù)字I/O接口。（2）A/D轉(zhuǎn)換接口：兩個(gè)8通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器、具有外部轉(zhuǎn)換觸發(fā)能力。（3）CAN總線接口：部繼承了3個(gè)CAN協(xié)議控制器MSCAN12模塊，符合CAN2.0A/B協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；可編程傳輸速率達(dá)1Mb/s；具有5個(gè)接收緩沖區(qū)和3個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)；靈活的標(biāo)識(shí)符濾波模式，可配置成2個(gè)32位過濾碼或4個(gè)16位過濾碼，或者8個(gè)8位過濾碼；含有4個(gè)獨(dú)立的中斷輸入引腳Rx、Tx、errpr和wake-up；置低通濾波的喚醒功能。（4）輸入捕捉/輸出比較與PWM:具有8通道的輸入捕捉/輸出比較，還具有8個(gè)可編程PWM通道，可配置成8通道8位或4通道16位PWM，其每個(gè)通道的周期和占空比均

53、可通過編程獨(dú)立設(shè)置。可編程的時(shí)鐘選擇邏輯，使得輸出脈沖的頻率可設(shè)定在較寬的圍。（5）串行通信借口：具有2個(gè)串行異步通信接口SCI、2個(gè)同步串行外設(shè)接口SPI、Bytef-light、Inter-IC總線以與SAE J1850 Class B數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)接口。3.DG128的單片運(yùn)行模式單片運(yùn)行模式又分成普通單片運(yùn)行模式和特殊單片運(yùn)行模式。單片運(yùn)行模式包括是DG128MCU最常用的一種運(yùn)行模式。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，若CPU檢測(cè)到MODE（PE5）和MODE(PE6)引腳為低電平，則進(jìn)入單片運(yùn)行模式。普通單片模式是正常運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)應(yīng)使用的模式；而特殊單片模式又成為背景調(diào)試模式，顧名思義，是需要進(jìn)行背景調(diào)

54、試時(shí)應(yīng)使用的模式。在MCU復(fù)位時(shí)，若引腳MODC（BKGD）為低電平，則進(jìn)入特殊單片模式；反之，則進(jìn)入普通單片模式。 4.DG128的擴(kuò)展運(yùn)行模式DG128的擴(kuò)展運(yùn)行模式允許通過CPU外部總線擴(kuò)展RAM、Flash、I/O等。擴(kuò)展運(yùn)行模式又有窄擴(kuò)展和寬擴(kuò)展之分。前者使用8位外部數(shù)據(jù)總線，后者使用16位外部數(shù)據(jù)總線。DG128MCU采用地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式實(shí)現(xiàn)外部總線的擴(kuò)展，在MCU的A口和B口的16位上交替出現(xiàn)地址、數(shù)據(jù)信號(hào)。擴(kuò)展時(shí)，地址總線信號(hào)通過外部鎖存電路得到；數(shù)據(jù)信號(hào)可直接使用A口（8位窄模式）或A口和B口（16位寬模式）。K口的6位給出頁(yè)面地址的高位，E口給出總線控制信號(hào)。由于D

55、G128 80引腳MCU的A口、B口、K口都沒有引出，因此80引腳的DG128單片機(jī)不能使用擴(kuò)展運(yùn)行模式。擴(kuò)展運(yùn)行模式也有普通運(yùn)行模式和特殊運(yùn)行模式之分，其分別時(shí)有些寄存器只能在特殊模式下讀/寫。另外，還有仿真擴(kuò)展模式，在該模式小，可以看到總線上的控制信號(hào)，可接邏輯分析儀用于調(diào)試。第三章 CAN總線概述CAN總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)。也可稱為開放式、數(shù)字、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。3.1 概念CAN (Controller Area Network)總線，又稱控制器局域網(wǎng)，是Bosch公司在現(xiàn)代汽車技術(shù)中領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其卓越的

56、性能，極高的可靠性，獨(dú)特靈活的設(shè)計(jì)和低廉的價(jià)格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、智能大廈、小區(qū)安防、交通工具、醫(yī)療儀器、環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域。CAN已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN總線規(guī)已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，CAN協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互連參考模型基礎(chǔ)上的，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。用戶可在其基礎(chǔ)上開發(fā)適合系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議，但由于CAN總線極高的可靠性，從而使應(yīng)用層通信協(xié)議得以大大簡(jiǎn)化。隨著CAN在各種領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，對(duì)其通信格式標(biāo)準(zhǔn)化的要求日益增長(zhǎng)。1991年9月Philips Semiconductors制定并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)。該技術(shù)

57、規(guī)包括A和B兩部分。CAN2.0A給出了CAN報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)格式，由以下三層組成：（1）對(duì)象層；（2）傳輸層；（3）物理層。對(duì)象層負(fù)責(zé)處理消息比如選擇傳輸或接受消息，作為傳輸層和CPU上運(yùn)行的應(yīng)用程序之間的接口。傳輸層確保消息符合協(xié)議，而物理層實(shí)際發(fā)送和接受消息。而CAN2.0B給出了標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展的兩種格式，由數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成，數(shù)據(jù)鏈路層依次由邏輯鏈路（LLC）子層和中間訪問控制子層（即MAC子層）組成。LLC子層、MAC子層以與物理層與CAN2.0版A部分中的對(duì)象層、傳輸層和物理層一一對(duì)應(yīng)。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運(yùn)輸工具數(shù)據(jù)信息交換高速通信控制器局域網(wǎng)（CAN）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

58、ISO11898，為控制器局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)化鋪平了道路。簡(jiǎn)單的CAN總線系統(tǒng)主要由上位機(jī)和位控制器構(gòu)成，如圖3.1所示。包括個(gè)人計(jì)算機(jī)和CAN的接口（CAN適配卡、若干CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）。CAN適配卡是實(shí)現(xiàn)上位機(jī)系統(tǒng)和CAN總線的連接接口，作用和以太網(wǎng)網(wǎng)卡一樣。帶CAN適配卡的上位機(jī)在CAN總線系統(tǒng)中相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。圖3.1 簡(jiǎn)單的CAN總線系統(tǒng) CAN是多主發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從CAN的角度無所謂主從節(jié)點(diǎn)的概念，但是在有些具體的應(yīng)用中，為了系統(tǒng)的可靠性與整體設(shè)計(jì)的考慮，還是分主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的。CAN總線系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)：（1）節(jié)點(diǎn)的概念：一般指掛在CAN總線上的傳感部件、執(zhí)行部件或控制器單元，CA

59、N總線是通過允許節(jié)點(diǎn)間對(duì)等的傳播數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的（單向或雙向）。（2）節(jié)點(diǎn)的組成：由于受總線收發(fā)器物理信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力的限制，在一個(gè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)上，最多可掛接110個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。圖3.2 典型的CAN節(jié)點(diǎn)CAN總線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：（1）基于CAN的拓?fù)涓拍睿壕W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的第一步，也是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性和通信費(fèi)用等都有很大影響。CAN網(wǎng)絡(luò)中也存在著各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（2）常用的CAN總線系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：一般有4種常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。3.2 CAN總線的主要特點(diǎn)1、CAN是目前為止惟一有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)

60、總線。2、CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從。3、在報(bào)文標(biāo)識(shí)符上，CAN上的節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求。4、CAN采用非破壞總線仲裁技術(shù)。5、CAN節(jié)點(diǎn)只需要通過對(duì)報(bào)文的標(biāo)識(shí)符濾波即可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)與全局廣播等方式傳送接收數(shù)據(jù)。6、CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10Km（速率5kbps以下）；通信速率最高可達(dá)1Mbps（此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為40m）。7、CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)110個(gè)。8、報(bào)文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。9、CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)與