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随着科学的进步,可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)已得到极大的发展,但一般PLC已不能满足现代工控追求个性化和差异化要求,而具有开放的体系结构、强大的通信能力、更强的数据处理能力的嵌入式PLC能够满足现代工控的要求,并成为PLC的重要发展方向[1]。控制器局域网(Controller Area Network, C AN)具有突出的可靠性、实时性和灵活性,而且是国际标准现场总线之一,在工控领域已得到广泛应用。本文采用基于ARM-FPGA结构的嵌入式PLC系统作为研究对象,进行基于CAN的嵌入式PLC通信系统的设计与实现。主要针对该系统的四个节点监控系统、上位机、手持编程器以及PLC主机进行CAN通信设计,在分析这种系统结构的数据特点、通讯特点和要求的基础之上,实现四个节点的成功通信。主要成果如下: (1)CAN关键技术设计,针对系统的需求,设计了该系统有关CAN总线的整体解决方案,包括给出传输介质、网络拓扑方式、滤波模式、错误处理方法并针对系统通信特点,设计了C AN标识符和C AN扩展协议。 (2)硬件设计,给出四个节点CAN通信的总体硬件设计方案,其中针对监控系统、手持编程器和PLC主机提出采用LPC2478自带CAN控制器和TJA1040作为CAN收发器连接到CAN网络,而上位机采用USB转CAN适配器连接到CAN网络,重点介绍了PLC主机的硬件接口电路设计,包括最小系统、键盘和LED模块、通信模块、存储模块等外围接口电路的设计。 (3)软件设计,给出四个节点的总体软件设计方案,其中针对监控系统、手持编程器和 PLC主机提出采用uC/OS-II操作系统实现通信软件设计而上位机采用CANTools.exe软件实现软件设计,重点介绍了PLC主机软件设计,包括uC/OS-II操作系统的移植、系统引导代码和驱动程序设计,同时针对C AN扩展协议详细介绍了CAN编码解码以及决策处理程序代码,最后给出PLC主机、手持编程器和监控系统在uC/O S-II操作系统下任务划分、优先级分配、任务流程图以及任务之间通过信号量和消息邮箱通信方法。 (4)系统性能测试和系统功能测试,进行了大量的试验测试工作,通过试验测试证明本文设计的C AN扩展协议、硬件和软件设计可以满足该系统各个节点通信的实际功能应用要求。