自1960年梅曼（Maiman）首次报道激光辐射以来激光技术就在科学.DOC

大功率YAG激光电源CAN总线设计统的总体结构、部分硬件的设计,并叙述了系统嵌入式软件的设计。The paper describes the design and realization of a CAN bus communication system based on microprocessor of TMS320F2812 kernel.It illustrates the total structure of the system,the design of hardware and system embedded software. 关键词Key words：Laser power supply、CAN bus 1. 概述 自1960 年梅曼（M aim an ）首次报道激光辐射以来，激光技术就在科学技术研究、工农业生产、医疗卫生、国防军事等各个领域中得到了广泛地应用，科学技术的发展和激光技术巨大的应用价值极大地推动了激光技术自身的发展。 YAG激光器是一种工业上常用的激光器，目前YAG激光器的输出功率已经达到万瓦级；激光的输出脉冲宽度已经压缩到皮秒(1 ps = s)量级。激光技术的快速发展与应用,对激光器的电源提出了更高的要求。 2. CAN总线通讯解决方案 大功率YAG激光电源系统框图如图1所示。由于单个谐振腔功率有限，在通常情况下，激光器往往采用多个谐振腔串联而成，以满足功率要求；相应的激光电源也采用模块化设计，将整流、逆变、储能安排在不同的模块中，由于激光电源本身就是一个很强的干扰源，同时对各个信号的实时性要求很高，这就给各个模块间的信号传递带来很大困难。 CAN总线全称为Controller Area Network 即控制器局域网是国际上应用最广泛的现场总线之一, 最初由德国Bosch 公司于20 世纪80 年代用于汽车内部测试和控制仪器之间的数据通信。各个主站在CAN总线内部依据优先权进行总线访问,采用非破坏性总线仲裁，数据长度最多为8 个字节，可完成对通信数据的 错误检验和优先级判别，这使得CAN总线具有十分突出的优点, 如: 极高的可靠性( 可靠的错误处理和检错机制)、低成本、极高的总线利用率特别是在40 米的范围内高达1Mbit/s 数据传输速率越来越受到人们的青睐。目前CAN是ISO 国际标准化组织的ISO11898 标准( 其他为IEC 国际标准)。 图1 激光电源系统框图 CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合在11 位标识符中， 具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被更改，总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。CAN总线非破坏性位仲裁方法的优点在于,在网络最终确定哪一个站的报文被传送以前,报文的起始部分已经在网络上传送了。所有未获得总线读取权的站都成为具有最高优先权报文的接收站,并且不会在总线再次空闲前发送报文。因为总线仅仅被那些请求总线悬而未决的站利用，这些请求是根据报文在整个系统中的重要性按顺序处理的。 这种方法在网络负载较重时有很多优点，因为总线读取的优先级已被按顺序放在每个报文中了，这可以保证CAN总线在实时系统中具有较高的效率。 图2 CAN总线模块结构框图 可靠性从总线系统数据的角度看可以理解为：对传输过程产生的数据错误的识别能力。残余数据错误的概率可以通过对数据传输可靠性的统计测量获得。 它描述了传送数据被破坏和这种破坏不能被探测出来的概率。残余数据错误概率必须非常小，使其在系统整个寿命周期内，按平均统计时几乎检测不到。计算残余错误概率要求能够对数据错误进行分类，并且数据传输路径可由一模型描述。 如果要确定CAN 的残余错误概率,我们可将残留错误的概率作为具有80～90 位的报文传送时位错误概率的函数, 并假定这个系统中有5～10 个站,并且错误率为1/1000,那么最大位错误概率为数量级. 例如，CAN网络的数据传输率最大为1Mbps,如果数据传输能力仅使用50%，那么对于一个工作寿命4000 小时、平均报文长度为80位的系统,所传送的数据总量为9×。在系统运行寿命期内,不可检测的传输错误的统计平均小于量级. 换句话说,一个系统按每年365 天,每天工作8 小时,每秒错误率为0.7 计算,那么按统计平均,每1000年才会发生一个不可检测的错误…… 对于主站的可靠性,由于CAN 协议执行非集中化总线控制,所有主要通信,包括总线读取(许可)控制,在系统中分几次完成. 这是实现有较高可靠性的通信系统的唯一方法。 图3 大功率YAG激光电源CAN总线通讯拓扑图 本系统以TMS320F2812为核心组成CAN通信网络，进行实时收发数据。CAN总线收发器采用TJA 1050，图2为CAN总线模块结构框图。TMS320F2812