基于CAN總線的機(jī)械手控制系統(tǒng)

　　｝

　　//CAN數(shù)據(jù)接收

　　voidCWuLiao::InputCAN（unsignedintID）

　?。?/p>

　　ptrPacket=Packet;

　　ptrStruct=Struct;

　　intRece_Length,retval,n;

　　ptrStruct->card=0;

　　ptrPacket->length=2;

　　ptrPacket->rtr=0;

　　ptrPacket->CAN_ID=ID;

　　ptrPacket->data[0]=0x44;

　　ptrPacket->data[1]=0x49;//CAN數(shù)據(jù)接收命令字

　　retval=CAN_Trans（ptrStruct,ptrPacket）;//調(diào)發(fā)送數(shù)據(jù)幀函數(shù),發(fā)出接收命令

　　if（retval==1）

　?。?/p>

　　retval=CAN_Rece（ptrStruct,ptrPacket）;//調(diào)接收數(shù)據(jù)幀函數(shù)

　　if（retval==1）//接收成功，則返回值為1

　?。?/p>

　　Rece_Length=ptrPacket->length;//取接收到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

　　for（n=0;n

　?。?/p>

　　Rece_Data[n]=ptrPacket->data[n];//接收到的數(shù)據(jù)從ptrPacket的成員變量Data中讀取,Race.Data[8]已設(shè)置為全局變量

　?。?/p>

　　｝

　　｝

　　｝

　　4.3多線程技術(shù)在機(jī)械手實(shí)時(shí)監(jiān)控中的應(yīng)用

　　機(jī)械手控制程序是在Windows98下開(kāi)發(fā)的，除了具有豐富的用戶(hù)圖形操作界面，該控制程序還需完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)。然而Windows98并不是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它是基于消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制的搶先式多任務(wù)系統(tǒng)，沒(méi)有提供足夠的實(shí)時(shí)處理功能。因此，在程序開(kāi)發(fā)中，我們采用多線程技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)功能。線程是多任務(wù)的基本單元，是操作系統(tǒng)用來(lái)調(diào)度執(zhí)行的最小單位。一個(gè)進(jìn)程可以由多個(gè)線程組成，系統(tǒng)調(diào)度程序?qū)PU時(shí)間片劃分給各個(gè)線程，各個(gè)線程在各自的時(shí)間片內(nèi)使用CPU，從而實(shí)現(xiàn)了微觀上輪流執(zhí)行、宏觀上并發(fā)運(yùn)行的多任務(wù)效果。

　　為了避免機(jī)械手控制軟件前臺(tái)顯示界面因CAN總線數(shù)據(jù)采集和機(jī)械手控制指令的程序循環(huán)而導(dǎo)致響應(yīng)過(guò)慢或任務(wù)阻塞（Blocking）現(xiàn)象，增強(qiáng)應(yīng)用程序的快速響應(yīng)特性，我們將主要的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)：“機(jī)械手搬運(yùn)”及“物料分揀”定義成獨(dú)立的可以按并行方式執(zhí)行的工作線程，讓這個(gè)工作線程在后臺(tái)通過(guò)對(duì)CAN總線節(jié)點(diǎn)的讀寫(xiě)完成數(shù)據(jù)輸入和控制參數(shù)輸出的任務(wù)。前臺(tái)顯示界面則通過(guò)PostMessage（）函數(shù)與后臺(tái)數(shù)據(jù)采集及控制程序進(jìn)行通信，以共享數(shù)據(jù)單元的方式得到實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并加以顯示。在“機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)行”界面中設(shè)置了一個(gè)按鈕用于數(shù)據(jù)采集和控制線程的啟動(dòng)。以下給出部分“送料缸”運(yùn)行控制代碼：

　　//設(shè)置全局變量

　　intRece_Data[8];//CAN輸入數(shù)據(jù)數(shù)組

　　//以下是主線程

　　……

　　#defineWM_THREADCANWMUSER+10//用戶(hù)消息定義

　　……

　　ON_MESSAGE（WM_THREADCAN,OnThreadCAN）//用宏將消息和處理函數(shù)聯(lián)系起來(lái)

　　……

　　LRESULTCWuLiao::OnThreadCAN（WPARAMwParam,LPARAMlParam）

　　｛

　　CWuLiao::InputCAN（0x10）;//讀2#CAN節(jié)點(diǎn)輸入狀態(tài)

　　if（Rece_Data[2]==0x7e）CWuLiao::OutputCAN（0x10,0x00,0x55）;//滿(mǎn)足條件,則輸出控制送料缸運(yùn)動(dòng)

　　……

　　return0;

　　｝

　　voidCWuLiao::OnWuLiaoThread（）

　?。?/p>

　　InitCAN（）;//CAN總線初始化

　　pThread=AfxBeginThread（CAN_IN,GetSafeHwnd（）,THREAD_PRIORITY_NORMAL）;//創(chuàng)建工作線程

　?。?/p>

　　//以下是CAN數(shù)據(jù)采集和控制子線程

　　UINTCAN_IN（LPVOIDpParam）

　　｛

　　HWNDhWnd;

　　hWnd=（HWND）param;

　　do

　?。?/p>

　　PostMessage（hWnd,WM_THREADCAN,0,0）;

　　Sleep（10）;

　?。?/p>

　　while（Rece_Data[2]!=0xef）;//停止按鈕按下則中止工作線程

　　return0;

　　｝

　　上述代碼中，由主線程建立并初始化子線程，而子線程負(fù)責(zé)讀取CAN節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過(guò)分析、計(jì)算給出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。子線程一旦被創(chuàng)建，它將獨(dú)立于創(chuàng)建它的主線程運(yùn)行。由于一個(gè)進(jìn)程中的所有線程都共享該進(jìn)程的虛擬地址空間，從而可以通過(guò)將主線程和子線程間需共享的數(shù)據(jù)聲明為全局變量的方法來(lái)訪問(wèn)該進(jìn)程的所有全局變量。在機(jī)械手監(jiān)控程序中引入多線程機(jī)制，充分利用了Windows系統(tǒng)的多任務(wù)特點(diǎn)，可以有效地克服CAN總線數(shù)據(jù)采集和控制過(guò)程中的停滯和反應(yīng)不及時(shí)現(xiàn)象，并能大大提高程序的運(yùn)行效率和可靠性。

　　4.4機(jī)械手運(yùn)行過(guò)程的動(dòng)態(tài)顯示

　　工業(yè)監(jiān)控軟件中，現(xiàn)場(chǎng)采集來(lái)的數(shù)據(jù)都需要以某種方式表示在屏幕上。在機(jī)械手系統(tǒng)中，主要的控制對(duì)象是氣缸和步進(jìn)電機(jī)，為了能直觀地反映出它們的運(yùn)行狀態(tài)，必須將CAN總線采集到的各傳感器狀態(tài)以及運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)行情況以動(dòng)畫(huà)的形式表現(xiàn)出來(lái)。為此，我們采用了ActiveX控件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用技術(shù)。ActiveX控件是微軟公司提供的功能強(qiáng)大的程序設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)技術(shù)，它是提高程序開(kāi)放性和可重用性的重要手段。在機(jī)械手控制程序中，通過(guò)MFCActiveXControlWizard建立了一個(gè)名為jixieshou的ActiveX控制的應(yīng)用程序框架，并在其中生成了可動(dòng)態(tài)顯示的機(jī)械手裝置圖形控件。通過(guò)對(duì)該控件中諸如氣缸寬度、高度等屬性的設(shè)置來(lái)改變控件的形狀;通過(guò)氣缸活塞每移動(dòng)一步的延時(shí)和每移動(dòng)一步的距離來(lái)改變氣缸的運(yùn)動(dòng)速度;通過(guò)調(diào)用該控件的接口函數(shù)來(lái)顯示氣缸、步進(jìn)電機(jī)、傳感器等的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)。而上述行為的發(fā)生是由CAN總線數(shù)據(jù)采集和控制子線程向主線程傳遞相應(yīng)全局變量的值引發(fā)的，由此將圖形顯示與實(shí)物動(dòng)作緊密聯(lián)系。

5結(jié)束語(yǔ)

　　利用CAN總線技術(shù)，并采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法以及多線程技術(shù)、ActiveX技術(shù)等，可以使監(jiān)控軟件具有較強(qiáng)的通用性、可擴(kuò)展性和可靠性，同時(shí)進(jìn)一步提高了控制系統(tǒng)的開(kāi)放性和實(shí)時(shí)性。通過(guò)在物料搬運(yùn)機(jī)械手控制中的應(yīng)用表明：該控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，能夠完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。