基于CANopen協(xié)議的表貼元件自動拾取器圖像處理系統(tǒng)

王宏宇， 侯云海

（長春工業(yè)大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，吉林 長春 130012）

0 引 言

CANopen協(xié)議是構(gòu)架在控制局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）的高層協(xié)議：CANopen協(xié)議在工業(yè)CAN通訊上占主要地位的標(biāo)準(zhǔn)約定。CANopen協(xié)議公布不久就得到了普遍的認(rèn)同。CAN是控制局域網(wǎng)絡(luò)的簡稱，通訊的速度能夠達(dá)到1Mbps／40m，通信距離最遠(yuǎn)能夠達(dá)到10km／kbps，能夠多分支掛接的設(shè)備最多達(dá)到110個。對象字典在CANopen協(xié)議中是主要組成部分，CANopen網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點都對應(yīng)一個對象字典。對象字典包含了描述這個設(shè)備和其網(wǎng)絡(luò)行為的所有參數(shù)［1］。

1 系統(tǒng)總體方案

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

系統(tǒng)中的主站是使用labview（G語言）對從站進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與處理。從站是由核心芯片DSP構(gòu)成，圖像傳感器把數(shù)據(jù)暫存到FIFO中，通過對核心芯片的配置對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集［2］。由于傳輸數(shù)據(jù)較大，系統(tǒng)中配置了隨機存儲器存放數(shù)據(jù)，并通過USB傳輸?shù)缴衔粰C，在LabVIEW中清晰成像。主站通過CANopen協(xié)議對從站進(jìn)行編譯，最后實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集的控制。

2 圖像處理器的硬件設(shè)計

2.1 圖像傳感器的設(shè)計

CAN總線從站節(jié)點的硬件電路主要是由TI公司生產(chǎn)的數(shù)字信號處理器TMS320F28335和圖像傳感器MT9V034組成，F(xiàn)IFO存儲器AL422B實現(xiàn)數(shù)據(jù)暫存。本系統(tǒng)中，使用FIFO存儲器來匹配不同的傳輸率，從而提高了系統(tǒng)性能。電路的中央芯片是TMS320F28335，其內(nèi)部分別集成了CAN模塊與I模塊，不僅能夠很好地完成CANopen協(xié)議的內(nèi)容，實現(xiàn)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能，而且能夠非常容易的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與處理，簡化硬件電路［3］。

由于CMOS傳感器具有低成本、低功耗以及高整合度的特點，這里采用APTINA IMAGING公司生產(chǎn)的CMOS數(shù)字圖像傳感器MT9V034，在很暗的光線時都可以清晰成像，其硬件電路如圖2所示［4］。

2.2 數(shù)字信號處理器及外圍電路設(shè)計

TMS320C28335型數(shù)字信號處理器是TI公司生產(chǎn)的，該器件的精度高、成本低、功耗小、性能高、外設(shè)集成度高，數(shù)據(jù)以及程序存儲量大，A／D轉(zhuǎn)換更精確快速［5］。

3 基于CANopen協(xié)議的軟件設(shè)計

針對系統(tǒng)對圖像傳感器的處理，軟件部分主要分為4個部分：主程序、上位機通過CANopen協(xié)議的控制程序（對象字典的建立）、圖像采集程序和圖像上傳程序［6］。

程序的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示［7］。

軟件程序代碼如下：

1）系統(tǒng)主程序：

2）CANopen對象字典

對象字典以標(biāo)準(zhǔn)化的方式描述了CANopen設(shè)備，是通信網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用程序之間的接口。程序中的對象字典定義如下：

3）圖像采集程序：

4）圖像上傳程序：

圖2 圖像傳感器MT9V034的硬件電路圖

圖3 圖像傳感器軟件結(jié)構(gòu)框圖

4 計算機LabVIEW主控界面與成像

系統(tǒng)利用LabVIEW中調(diào)用PCI－58XX CAN卡的動態(tài)鏈接庫（DLL）功能以及VISA通信模塊，使用USB接口對數(shù)字信號處理器（TMS320F28335）控制，進(jìn)而實現(xiàn)了對圖像傳感器的控制，以便完成對圖像的采集、傳輸、處理，并傳送給上位機顯示［8］。以表貼元件自動拾取器吸取表貼元件為實例的LabVIEW主控界面如圖4所示。

圖4 LabVIEW主控界面

5 結(jié) 語

系統(tǒng)通過CANopen協(xié)議實現(xiàn)上位機對數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)處理，并結(jié)合硬件電路達(dá)到了對圖像傳感器的控制，增加了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。上位機使用LabVIEW軟件對圖像傳感器發(fā)送命令，實現(xiàn)圖像的上傳和實時控制。通過LabVIEW界面可以輕松的對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定和采集，方便了人機互動。

［1］ 蔡豪格（德）.現(xiàn)場總線CANopen設(shè)計與應(yīng)用［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.

［2］ 劉陵順.TMS320F28335DSP原理及開發(fā)編程［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.

［3］ 王慶有.圖像傳感器應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2013.

［4］ 崔博.CMOS圖像傳感器的噪聲研究與抑制電路設(shè)計［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2007.

［5］ Ghani P，Asadzadeh V，Kojabadi H M.Implementation of three phase grid connect－ed Inertter using TMS320F28335microprocessor［J］.Power Electronics，Drive Systems and T－echnologies Conference（PEDSTC），2011（2）：134－141.

［6］ 侯云海，張洪偉.光伏發(fā)電用逆變器的高頻變壓器［J］.長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，36（2）：158－162.

［7］ 牛躍聽，周立功，穆希輝，等.CAN總線應(yīng)用層協(xié)議實例解析［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2014：149－152.

［8］ Jeffrey，Travis.LabVIEW大學(xué)實用教程［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2008：11－15.