[发明专利]一种基于CAN总线的模块化机器人控制系统

权利要求书

1、一种基于CAN总线的模块化关节型机器人控制系统，该系统包括上位主控计算机、双路智能CAN接口卡、多个独立控制关节的控制模块，以及连接这些模块和双路智能CAN接口卡的CAN总线组成；本系统中的双路智能CAN接口卡，它一端通过USB接口与上位机连接，另一端通过CAN总线接口连接到CAN总线上，控制模块连接到CAN总线上，其特征在于所述控制模块以ATmega64单片机为核心，它与CAN控制器SJA1000、CAN总线驱动器PCA82C250构成CAN总线的通信接口电路，通过CANBUS接口连接到CAN总线上；CAN总线驱动器PCA82C250，是CAN控制器与CAN总线的接口器件，对CAN总线差分方式发送，PCA82C250的RS引脚接地选择高速工作方式，接电阻R6减少干扰；PCA82C250的引脚CANH、CANL通过电阻R2、R7与CANBUS的一组双绞线相连，PCA82C250的发、收端引脚1、4通过匹配电阻R1、R5与CAN控制器SJA1000的引脚13输出端TX0、引脚19输入端RX0相连实现通信，R3、R8为CAN总线的终端匹配电阻；CAN控制器SJA1000的I/O口直接与单片机ATmega64的I/O口相连，片选信号由ATmega64的9引脚控制，SJA1000的读写端与ATmega64的读写端相连；采用ATmega64内部集成的8通道、逐次逼近型10位A/D转换器实现对所采集的模拟信号进行A/D转换，ATmega64的引脚61、60、59、58、57、56、55、54分别与接线端子1、3、5、7、9、11、13、15引脚相连，采集的模拟信号分别与接线端子相连，接线端子再与电位计、温度计相连，同时ATmega64的引脚64通过一个电感L1与+5V电源相连，ATmega64的引脚64与地之间接一个电容C1；通过ATmega64的SDA、SCL、WP引脚以标准I²C总线接口方式连接铁电存储器FM24C256，用来存储临时数据和设置的参数；

在每个控制模块中，ATmega64负责SJA1000的初始化，通过控制SJA1000实现数据的接收和发送通信任务；

ATmega64通过引脚PD2、PD3、PD4分别提供步进电机驱动器电机释放信号、步进脉冲信号和方向控制信号来控制步进电机的运转。

2、根据权利要求1所述的基于CAN总线的模块化关节型机器人控制系统，其特征在于所述的SJA1000的初始化按以下步骤执行：

(1)、设置控制寄存器进入复位模式；

(2)、然后判断是否进入复位模式，如果否，返回步骤(1)；

(3)、设置时钟分频寄存器，设置验收代码寄存器、验收屏蔽寄存器，设置总线定时寄存器；

(4)、设置控制寄存器回到操作模式；

(5)、判断是否进入操作模式；如果否，返回步骤(4)；

(6)、结束。

3、根据权利要求1所述的基于CAN总线的模块化关节型机器人控制系统，其特征在于所述的数据接收是按以下步骤进行的：

(1)、读状态寄存器；

(2)、判断接收缓存器状态位是否置位，如果否，返回步骤(1)；

(3)、读取接收缓存器数据，释放接收缓存器，判断是否结束，如果否，返回步骤(1)；

(4)、结束。

4、根据权利要求1所述的基于CAN总线的模块化关节型机器人控制系统，其特征在于所述的数据发送是按以下步骤进行的：

(1)、读状态寄存器；

(2)、判断发送缓存器状态位是否置位，如果否，返回步骤(1)；

(3)、将数据写入发送缓存器，发送请求位置位，然后判断是否结束，如果否，返回步骤(1)；

(4)、结束。

5、根据权利要求1所述的基于CAN总线的模块化关节型机器人控制系统，其特征在于所述的控制模块中的ATmega64对所采集的模拟信号进行A/D转换，按以下步骤进行的：

(1)、读取采集参数，初始化定时器，设置采集频率；

(2)、启动定时器；

(3)、等待定时器中断，判断是否进入中断，如果否，返回步骤(3)；

(4)、启动A/D转换；

(5)、等待转换，判断是否转换结束，如果否，返回步骤(5)；

(6)、数据存储，判断是否结束，如果否，返回步骤(2)；

(7)结束。