基于CANopen协议的表贴元件自动拾取器图像处理系统

王宏宇， 侯云海

（长春工业大学 电气与电子工程学院，吉林 长春 130012）

0 引 言

CANopen协议是构架在控制局域网络（CAN）的高层协议：CANopen协议在工业CAN通讯上占主要地位的标准约定。CANopen协议公布不久就得到了普遍的认同。CAN是控制局域网络的简称，通讯的速度能够达到1Mbps／40m，通信距离最远能够达到10km／kbps，能够多分支挂接的设备最多达到110个。对象字典在CANopen协议中是主要组成部分，CANopen网络中每个节点都对应一个对象字典。对象字典包含了描述这个设备和其网络行为的所有参数［1］。

1 系统总体方案

系统总体框图如图1所示。

图1 系统总体框图

系统中的主站是使用labview（G语言）对从站进行控制，从而实现数据的采集与处理。从站是由核心芯片DSP构成，图像传感器把数据暂存到FIFO中，通过对核心芯片的配置对数据进行采集［2］。由于传输数据较大，系统中配置了随机存储器存放数据，并通过USB传输到上位机，在LabVIEW中清晰成像。主站通过CANopen协议对从站进行编译，最后实现对数据采集的控制。

2 图像处理器的硬件设计

2.1 图像传感器的设计

CAN总线从站节点的硬件电路主要是由TI公司生产的数字信号处理器TMS320F28335和图像传感器MT9V034组成，FIFO存储器AL422B实现数据暂存。本系统中，使用FIFO存储器来匹配不同的传输率，从而提高了系统性能。电路的中央芯片是TMS320F28335，其内部分别集成了CAN模块与I模块，不仅能够很好地完成CANopen协议的内容，实现物理层和数据链路层的所有功能，而且能够非常容易的实现数据的采集与处理，简化硬件电路［3］。

由于CMOS传感器具有低成本、低功耗以及高整合度的特点，这里采用APTINA IMAGING公司生产的CMOS数字图像传感器MT9V034，在很暗的光线时都可以清晰成像，其硬件电路如图2所示［4］。

2.2 数字信号处理器及外围电路设计

TMS320C28335型数字信号处理器是TI公司生产的，该器件的精度高、成本低、功耗小、性能高、外设集成度高，数据以及程序存储量大，A／D转换更精确快速［5］。

3 基于CANopen协议的软件设计

针对系统对图像传感器的处理，软件部分主要分为4个部分：主程序、上位机通过CANopen协议的控制程序（对象字典的建立）、图像采集程序和图像上传程序［6］。

程序的结构框图如图3所示［7］。

软件程序代码如下：

1）系统主程序：

2）CANopen对象字典

对象字典以标准化的方式描述了CANopen设备，是通信网络与应用程序之间的接口。程序中的对象字典定义如下：

3）图像采集程序：

4）图像上传程序：

图2 图像传感器MT9V034的硬件电路图

图3 图像传感器软件结构框图

4 计算机LabVIEW主控界面与成像

系统利用LabVIEW中调用PCI－58XX CAN卡的动态链接库（DLL）功能以及VISA通信模块，使用USB接口对数字信号处理器（TMS320F28335）控制，进而实现了对图像传感器的控制，以便完成对图像的采集、传输、处理，并传送给上位机显示［8］。以表贴元件自动拾取器吸取表贴元件为实例的LabVIEW主控界面如图4所示。

图4 LabVIEW主控界面

5 结 语

系统通过CANopen协议实现上位机对数字信号处理器的数据处理，并结合硬件电路达到了对图像传感器的控制，增加了系统的准确性和稳定性。上位机使用LabVIEW软件对图像传感器发送命令，实现图像的上传和实时控制。通过LabVIEW界面可以轻松的对系统进行设定和采集，方便了人机互动。

［1］ 蔡豪格（德）.现场总线CANopen设计与应用［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2011.

［2］ 刘陵顺.TMS320F28335DSP原理及开发编程［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2011.

［3］ 王庆有.图像传感器应用技术［M］.北京：电子工业出版社，2013.

［4］ 崔博.CMOS图像传感器的噪声研究与抑制电路设计［D］.武汉：华中科技大学，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，张洪伟.光伏发电用逆变器的高频变压器［J］.长春工业大学学报，2015，36（2）：158－162.

［7］ 牛跃听，周立功，穆希辉，等.CAN总线应用层协议实例解析［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2014：149－152.

［8］ Jeffrey，Travis.LabVIEW大学实用教程［M］.北京：电子工业出版社，2008：11－15.