4 CAN接口通訊軟件設計
對于can的通訊程序，采用分層處理的方法，包括驅動層和應用層。因此，can接口軟件通訊包括兩部分：can驅動程序和can應用程序。驅動程序負責完成linux內核與sja1000之間的數據通訊，即linux內核設置sja1000的控制寄存器，讀寫sja1000接收、發送緩沖器。應用程序部分負責完成用戶空間和內核空間的數據交換，以及分析從sja1000接收到的報文，封裝要發送報文。接收的報文主要包括來自變流模塊和變槳偏航控制模塊的機組狀態信息及風速風向、各類溫度和轉速信號等。發送的報文包括下發給變流模塊和變槳偏航控制模塊的控制指令及控制參數。
4.1 can驅動程序設計
(1)底層驅動程序總體設計。在linux中設備驅動程序是由一組數據結構和函數組成的，它包含設備服務子程序(如open、read、write、close、ioctl等)、初始化函數can_init()和中斷處理程序can_interrupt()。
在linux加載can驅動時調用can_init()，向操作系統注冊設備，同時完成can總線波特率的設置，id過濾器的設置，清空接收和發送緩沖區，開啟中斷等工作，完成初始化后，退出復位模式，進入正常的工作模式。
read從接收緩沖區讀取數據；write向發送緩沖區寫人數據；release關閉can 控制器；ioctl向can 控制器發各種操作命令，包括設置sja1000總線波特率、id過濾器等；open 打開can 控制器，并使用函數request_irq()向系統申請中斷，并設置中斷處理程序為can_interrupt()，當sja1000內部中斷寄存器(ir)的任意位置為1時，int引腳低電平有效，調用其中斷處理函數can-interrupt()，在該函數中讀取中斷控制寄存器，判斷中斷原因(接收中斷、發送中斷、錯誤中斷、數據溢出中斷、喚醒中斷)，從而調用相應的服務子程序。
(2)sja1000讀寫邏輯分析及設計。由于sja1000的地址線和數據線是分時復用的，需要通過軟件編程模擬地址鎖存信號，以達到數據和地址的分時傳輸，因此，在程序設計中，要考慮sja1000的讀寫時序。圖4為sja1000的寫時序圖。
圖4 sja1000寫時序圖
系統中can通訊協議采用擴展幀格式，29位id定義見圖6。
圖6 can通訊協議擴展幀id
其中，命令碼是來自不同模塊的報文的代號，占id的高12位，范圍為0x000-0x0FFf，包含同一組信號的報文具有唯一的命令碼。源地址和目標地址取決于控制器地址，主控制器為0x01，網側變流控制器為0x02，電機側變流控制器為0x03，變槳偏航控制器為0x04。id的低9位分別為后續幀標志和后續幀幀數，若后續幀標志為1，則表示該報文還有后續幀需要傳輸。#p#分頁標題#e#
(2) 基于qt/e的圖形界面應用程序設計。本系統中主控制器圖形界面應用程序基于linux平臺的qt/e實現。圖形界面應用程序主要功能有兩個：一是從can 總線接收風電機組運行狀態信息，并顯示給用戶，二是判斷并處理機組狀態信息，通過can接口向各子控制模塊發送控制信息。由于本系統中can以多主方式工作，接收來自多個節點的數據，并向多個節點發送數據，因此，在應用程序中要封裝不同的報文，還要分析收到數據的信息。
為了提高系統的響應，應用程序采用多線程機制，本系統中設計三個獨立線程來處理不同的任務。主線程負責主界面實時數據顯示，歷史數據查詢以及機組狀態的邏輯判斷和流程控制等。由于數據庫的讀寫是對磁盤文件的直接操作，速度較慢，因此在一獨立線程中實現歷史數據的寫操作，以防止對主線程控制程序的影響，而對于歷史數據的查詢，現場只在特定情況下用到，仍在主線程中實現。can總線數據的交互比較頻繁，為了避免數據的丟失，在一獨立線程中完成數據的接收。
5 結束語
目前，風力發電控制技術主要掌握在國外大企業手中，國內機組的控制器主要依靠技術進口，因此，研究并設計有自主產權的機組控制系統有著深遠的意義。
參考文獻
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