智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)

倪亞萍 張業(yè)榮

摘要：當(dāng)前我國(guó)物流產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，通過(guò)人工實(shí)現(xiàn)物流存儲(chǔ)、管理的傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)一去不復(fù)返，取而代之的是智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，它對(duì)于現(xiàn)代物流企業(yè)的快速化發(fā)展幫助很大，其中更融合了自動(dòng)控制與網(wǎng)絡(luò)管理多技術(shù)機(jī)制內(nèi)容。本文中所要探討的是智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)，主要基于CAN總線節(jié)點(diǎn)分析其硬件構(gòu)成與總線通信距離，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)通信電路進(jìn)行分析，最后創(chuàng)建智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng);CAN總線節(jié)點(diǎn);硬件構(gòu)成;軟件設(shè)計(jì)

前言：

目前的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)屬于密集架智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，它其中融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理機(jī)制以及自動(dòng)化控制軟件，屬于新興技術(shù)內(nèi)容。在采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)過(guò)程中，其中的智能化模塊非常豐富，主要就包括了物品存放信息檢索查找機(jī)制、案卷位置定位機(jī)制以及物品信息資源數(shù)字化信息管理機(jī)制。在最大限度提高物流生產(chǎn)利用效率過(guò)程中也最大限度降低人工操作強(qiáng)度。因此說(shuō)針對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用研究是具有極高價(jià)值的。

一、基于CAN總線節(jié)點(diǎn)的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)硬件構(gòu)成與通信距離分析

在CAN總線節(jié)點(diǎn)的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)中，其硬件構(gòu)成與通信距離都非常值得研究，下文分別來(lái)談[1]：

（一）基于CAN總線節(jié)點(diǎn)的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)硬件構(gòu)成

在CAN總線硬件設(shè)備中是包含了超過(guò)上百個(gè)節(jié)點(diǎn)的，這為后期安裝中繼器做好準(zhǔn)備，如此就能形成一套CAN總線多節(jié)點(diǎn)的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)，在系統(tǒng)兩端會(huì)設(shè)置120Ω的終端電阻，確保數(shù)據(jù)通信不會(huì)在總線兩端隨意反射。在通過(guò)CAN總線建立不同節(jié)點(diǎn)之間的連接線纜機(jī)制過(guò)程中，其安全可靠性表現(xiàn)較強(qiáng)，而在CAN總線的連接主要基于CAN收發(fā)器建立總線驅(qū)動(dòng)機(jī)制，體現(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力，有效控制邏輯點(diǎn)電平信號(hào)內(nèi)容，其中CAn控制器可以達(dá)到總線物理層，在CAN收發(fā)器基礎(chǔ)上建立CAN控制器，主要用于系統(tǒng)通信，保證CAN規(guī)約建立CAN協(xié)議機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息緩沖與驗(yàn)收濾波，創(chuàng)建獨(dú)立CAN控制器，保證CAN總線收發(fā)器與微處理器建立連接橋梁，保證CAN總線節(jié)點(diǎn)建立硬件構(gòu)成機(jī)制，形成硬件構(gòu)建方案。具體來(lái)講，要采用方案編寫(xiě)建立CAN總線程序，可以針對(duì)特定MCU創(chuàng)建程序編寫(xiě)內(nèi)容，滿(mǎn)足移植條件，優(yōu)化硬件電路機(jī)制，確保MCU中的CANTX與CANRX建立兩引腳連接機(jī)制，確保CAN收發(fā)器硬件構(gòu)建到位[2]。

（二）基于CAN總線節(jié)點(diǎn)的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)通信距離

在基于CAN總線節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)過(guò)程中需要分析其中通信距離，結(jié)合任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)明確傳輸距離，圍繞CAN總線傳輸速率計(jì)算調(diào)整距離。一般來(lái)說(shuō)，CAN總線節(jié)點(diǎn)支持下的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)中CAN總線傳輸速率為1Mbps，其通信距離控制在40m范圍內(nèi)。在降低傳輸速率過(guò)程中，可以建立相應(yīng)延長(zhǎng)總線距離，保證CAN總線最大有效通信距離提高通信波特率關(guān)系，保證位速率提高，創(chuàng)建最大有效距離。例如其位移率控制在1000kbit/s時(shí)，其最大有效通信距離應(yīng)該為40m。在對(duì)CAN總線協(xié)議規(guī)范與CAN總線定位過(guò)程中需要?jiǎng)?chuàng)建同步機(jī)制，保證CAN協(xié)議分層結(jié)構(gòu)建立保溫傳輸幀結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足報(bào)文濾波建設(shè)要求，重點(diǎn)分析CAN總線節(jié)點(diǎn)中的硬件構(gòu)成方式，有效計(jì)算CAN總線背景下的通信距離以及位移率之間相互關(guān)系[3]。

二、基于CAN總線節(jié)點(diǎn)的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在基于CAN總線節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)信號(hào)板與固定列板、移動(dòng)列板建立網(wǎng)線連接，保證每個(gè)電路板上預(yù)留網(wǎng)線口，同時(shí)固定列按鍵板創(chuàng)建按鍵機(jī)制，其中就包括了通風(fēng)、斷電、鎖定解鎖、移動(dòng)機(jī)制，保證結(jié)合按鍵內(nèi)容分析鎖定解鎖機(jī)制，建立通信系統(tǒng)硬件關(guān)閉機(jī)制。例如就要建立系統(tǒng)通信電路，確保整個(gè)智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)中的通信任務(wù)建立RS-232串行接口，保證通信電路與CAN總線通信電路兩部分電路有效實(shí)現(xiàn)。這其中RS-232串口通信完成上層系統(tǒng)中的PC機(jī)與信號(hào)板有效構(gòu)建，形成固定列、移動(dòng)列、小燈泡與按鍵板之間的有效通信。在這其中，CAN總線通信部分需要完成通信板與固定列有效通信，提高系統(tǒng)通信電路建設(shè)水平[4]。

（一）創(chuàng)建RS-232串行通信接口電路

要首先創(chuàng)建RS-232串行通信接口電路，配合點(diǎn)評(píng)轉(zhuǎn)移芯片完成單片機(jī)TTL邏輯點(diǎn)評(píng)要求，實(shí)現(xiàn)與RS-232C邏輯電平轉(zhuǎn)換，配置微處理器交叉開(kāi)關(guān)，保證交叉開(kāi)關(guān)將I/O端口分配到外設(shè)設(shè)備上。具體來(lái)說(shuō)，要設(shè)置RS-232串行通信接口電路中電路邏輯為1，則TX1與RX1的引腳分別被分配到UART硬件中，避免出現(xiàn)電路中斷現(xiàn)象。另外，要在UART0中發(fā)送終端與接收中斷機(jī)制，形成兩個(gè)中斷源，在發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)結(jié)束后明確中斷標(biāo)志，在接收完成數(shù)據(jù)字節(jié)后體現(xiàn)中斷標(biāo)志RI0，配合CPU轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序建立軟件清除機(jī)制，保證UART0中斷標(biāo)志有效優(yōu)化?？紤]到微處理器上電復(fù)位到位，需要建立默認(rèn)選擇定時(shí)器1建立波特率發(fā)生源，保證串行通信參數(shù)設(shè)置關(guān)鍵體系，對(duì)定時(shí)器1進(jìn)行設(shè)置，配合系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK創(chuàng)建配置固定列，保證UART0串口波特率形成關(guān)鍵技術(shù)操作步驟。其硬件設(shè)計(jì)流程應(yīng)該包含以下6步驟[5]：

第一步驟，需要禁止定時(shí)器1，保證做到TR1=0。

第二步驟，需要設(shè)置SCON0=0x50，保證令串行口工作方式創(chuàng)建1：8位UART，調(diào)整可變波特率。要停止位邏輯電平有效忽略，確保UART0接收允許到位。

第三步驟，在設(shè)置定時(shí)器方式寄存器建立TMOD分析機(jī)制，保證時(shí)鐘控制寄存器建立設(shè)置定時(shí)器，確保時(shí)鐘源使用系統(tǒng)創(chuàng)建時(shí)鐘SYSCLK。其工作方式保證自動(dòng)重裝載8位計(jì)數(shù)器與定時(shí)器。

第四步驟，要設(shè)置電源控制寄存器，建立PCON=0x10機(jī)制，保證UART0波特率功能控制到位。

第五步驟，要根據(jù)上述從第二到第四步驟獲得波特率機(jī)制，計(jì)算定時(shí)器溢出率，同時(shí)設(shè)置定時(shí)器重載值分析優(yōu)化，保證波特率有效提升[6]。

第六步驟，要開(kāi)啟定時(shí)器，保證TR1=1。

在完成固定列UART0建立串口波特率配置有效管理機(jī)制。

（二）創(chuàng)建CAN總線通信電路

在建立固定列與移動(dòng)列過(guò)程中需要分析CAN總線通信接口電路，保證固定列部分電路有效優(yōu)化，形成獨(dú)立CAN通信控制器，保證CAN總線接收發(fā)器，保證移動(dòng)列下的CAN總線通信部分電路與固定列相互相同。在創(chuàng)建控制信號(hào)過(guò)程中，需要分析引腳機(jī)制，保證做到采用獨(dú)立始終電路，此時(shí)系統(tǒng)上的電復(fù)位機(jī)制也會(huì)有效建立。在該過(guò)程中，需要建立固定列與移動(dòng)列保證硬件電路部分設(shè)計(jì)完畢，同時(shí)保證移動(dòng)列電路板硬件電路板通信電路設(shè)計(jì)到位。在介紹CAN總線通信電路硬件電路實(shí)現(xiàn)過(guò)程中滿(mǎn)足固定列部分電路，優(yōu)化系統(tǒng)通信電路，如此可以給出固定列整體電路設(shè)計(jì)方案。在結(jié)合不同基礎(chǔ)模塊電路設(shè)計(jì)電源模塊，優(yōu)化復(fù)位電路模塊和時(shí)鐘電路模塊設(shè)計(jì)，明確接口電路電機(jī)控制電路分析系統(tǒng)通信電路設(shè)計(jì)方案，圍繞RS-232串行接口通信電路建立CAN總線通信電路。

三、基于CAN總線節(jié)點(diǎn)的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基于CAN總線節(jié)點(diǎn)的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中包含上層系統(tǒng)與下層系統(tǒng)，下文分別展開(kāi)分析，希望有效構(gòu)建智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)[7]。

（一）上層系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析

在上層信息管理系統(tǒng)軟件中，主要要對(duì)移動(dòng)控制內(nèi)容進(jìn)行分析，保證數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)物品設(shè)計(jì)到位，所以在有效檢索倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)過(guò)程中存放物品內(nèi)容，保證數(shù)據(jù)庫(kù)管理界面設(shè)計(jì)過(guò)程分析模糊查詢(xún)機(jī)制，建立多種查找方式。在上層系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)過(guò)程中需要采用MFC編寫(xiě)機(jī)制，建立單文檔應(yīng)用程序機(jī)制。保證雙擊打開(kāi)CAN總線節(jié)點(diǎn)的智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)，分析信息管理系統(tǒng)界面內(nèi)容，選擇操作區(qū)域，建立密集架系統(tǒng)存放檔案機(jī)制，形成系統(tǒng)管理系統(tǒng)總界面。在系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，需要分析軟件中紅外檢測(cè)機(jī)制，分析阻擋檢測(cè)與煙霧檢測(cè)功能，客觀反映實(shí)際系統(tǒng)狀態(tài)，建立系統(tǒng)自動(dòng)禁止操作機(jī)制，確保上層管理系統(tǒng)界面檔案列表，基于用戶(hù)對(duì)檔案操作界面進(jìn)行分析[8]。

（二）上層系統(tǒng)與下層系統(tǒng)之間的串口通信機(jī)制建立

在上層系統(tǒng)與PC機(jī)之間應(yīng)該建立下層系統(tǒng)串口通信機(jī)制，其中主要基于Windows API以及C++串口類(lèi)分析機(jī)制，保證串口通信部分建立代碼，了解ChildView實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，保證串口變成中通信模塊思路清晰，即要打開(kāi)串口、配置串口并實(shí)施讀寫(xiě)操作，滿(mǎn)足關(guān)閉串口要求。比如說(shuō)，要在ChildView.cpp中添加宏，并保證消息響應(yīng)函數(shù)有效關(guān)聯(lián)起來(lái)，保證對(duì)上下層信息管理系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)到位。就比如說(shuō)在上下層系統(tǒng)中應(yīng)該創(chuàng)建串口通信機(jī)制，保證在視圖類(lèi)ChildView中OnCreate函數(shù)選擇可用串口，對(duì)串口實(shí)現(xiàn)初始化設(shè)置，其中涵蓋波特率、數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度、停止位內(nèi)容，保證建立波特率設(shè)置到位，滿(mǎn)足下層系統(tǒng)程序通信率有效優(yōu)化，保證所打開(kāi)串口一致，同時(shí)對(duì)錯(cuò)誤預(yù)判與處理機(jī)制進(jìn)行有效判斷。要在上層信息管理心痛中接收密系統(tǒng)發(fā)送消息響應(yīng)函數(shù)，通過(guò)PC端圖形界面點(diǎn)擊來(lái)保證發(fā)送信息串口發(fā)送程序有效優(yōu)化，保證結(jié)合系統(tǒng)發(fā)送信息創(chuàng)建消息響應(yīng)函數(shù)。如此對(duì)于定義DWORD型變量wdWrite，保證計(jì)算發(fā)送數(shù)組長(zhǎng)度，配合串口m_port來(lái)建立成員函數(shù)機(jī)制，保證面向串口發(fā)送數(shù)據(jù)，建立代碼分析機(jī)制。主要面向串口發(fā)送0x14、0x6f、0x09三大字符。保證基于上層系統(tǒng)建立PC機(jī)與下層系統(tǒng)的串口通信軟件分析機(jī)制，保證智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)通信機(jī)制被完整設(shè)計(jì)[9]。

（三）CAN總線應(yīng)用層中的自定義通信協(xié)議設(shè)計(jì)

最后要基于CAN總線應(yīng)用層建立自定義通信協(xié)議，即設(shè)計(jì)應(yīng)用層協(xié)議，定義物理層與數(shù)據(jù)鏈路層創(chuàng)建協(xié)議機(jī)制，但必須客觀判斷網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，分析正常狀態(tài)與故障狀態(tài)下的總線狀態(tài)監(jiān)控標(biāo)識(shí)，有效分析報(bào)文幀信息內(nèi)容，創(chuàng)建功能代碼，滿(mǎn)足用戶(hù)編程自定義功能內(nèi)容。對(duì)于其技術(shù)應(yīng)用局限性而言，需要保證基于CAN2.0B與CAN總線應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行分析，如此對(duì)于用戶(hù)變成優(yōu)化，提高系統(tǒng)移植性都有幫助。在針對(duì)應(yīng)用層通信協(xié)議時(shí)，需要設(shè)計(jì)功能分配機(jī)制，保證參數(shù)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)功能，建立信號(hào)板與固定列之間的內(nèi)部CAN終端接收信息，有效匯總串口命令格式，如何保證UART0接收機(jī)制中有效中斷不同消息內(nèi)容，保證定時(shí)器中斷負(fù)責(zé)建立定時(shí)機(jī)制，分析根據(jù)不同狀態(tài)建立移動(dòng)列與PC機(jī)發(fā)送不同信息內(nèi)容，根據(jù)消息面向移動(dòng)列發(fā)送命令。換言之，要利用UART0來(lái)終端接收按鍵板并發(fā)送信息，對(duì)信息發(fā)送中的固定列電路板與其他移動(dòng)列建立智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)[10]。

當(dāng)然，在創(chuàng)建CAN總線應(yīng)用層中的移動(dòng)列控制通信模塊軟件過(guò)程中，還需要保證結(jié)合軟件的主函數(shù)以及中斷函數(shù)兩部分來(lái)談。就以移動(dòng)列主函數(shù)為例，它在控制通信設(shè)備動(dòng)作過(guò)程中需要滿(mǎn)足觸發(fā)條件，即在固定列通信中斷之后明確標(biāo)志位flag，如此決定電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。而在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，則需要結(jié)合主函數(shù)分析CAN總線中的霍爾傳感器數(shù)值，由此判斷架體是否存在兩邊架體相互接觸情況，保證主函數(shù)檢測(cè)到位，避免出現(xiàn)遮擋情況。如果出現(xiàn)遮擋情況要立刻通過(guò)CAN總線應(yīng)用層中的移動(dòng)列控制通信模塊向固定列發(fā)送鎖定命令信號(hào)。當(dāng)然，在移動(dòng)列控制信號(hào)發(fā)送消息過(guò)程中，需要保證信息發(fā)送對(duì)固定列電路板的移動(dòng)情況進(jìn)行分析，確保系統(tǒng)硬件與軟件全部設(shè)計(jì)完成，配合測(cè)試操作系統(tǒng)建立上層PC機(jī)。再配合信息管理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN總線應(yīng)用層的有效設(shè)計(jì)，完成軟件部署。在整個(gè)應(yīng)用層系統(tǒng)通信模塊設(shè)計(jì)過(guò)程中，要保證做到通信快速且準(zhǔn)確靈敏，沒(méi)有任何延時(shí)情況，且要做到設(shè)計(jì)低成本、低功耗、高收益。

總結(jié)：

在物流行業(yè)快速發(fā)展進(jìn)程中，智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要建立良好管理機(jī)制，保證系統(tǒng)體現(xiàn)出一定的安全可靠性、智能密保性以及網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制功能機(jī)制。在這一過(guò)程中需要保證設(shè)計(jì)系列單片機(jī)控制器，滿(mǎn)足硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，配合CAN總線與串口通信技術(shù)來(lái)構(gòu)建一套操作相對(duì)簡(jiǎn)單、管理方便有效且高效率實(shí)施的密集采集智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。簡(jiǎn)言之，就是要充分體現(xiàn)CAN總線技術(shù)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合系統(tǒng)功能自定義通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)CAN總線智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)有效設(shè)計(jì)。這其中要保證平臺(tái)搭建、電路硬件設(shè)計(jì)以及軟件應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)有效到位，同時(shí)關(guān)注更多自定義內(nèi)容，全面提高智能倉(cāng)儲(chǔ)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用效能。

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作者簡(jiǎn)介：

倪亞萍，女（1996.11—），漢族，籍貫：江蘇如皋，碩士，學(xué)生，研究方向：電子與通信工程，無(wú)線通信。

張業(yè)榮，男（1963.4—），漢族，籍貫：安徽和縣，博士，教授，研究方向：電磁散射與成像，電波傳播，無(wú)線通信的信道建模，無(wú)線網(wǎng)的規(guī)劃與優(yōu)化。