基于CAN总线的血管造影机C臂运动控制系统

　  血管造影机是专门用于心脑血管疾病诊断和治疗的先进医疗设备.目前国内使用的血管造影机基本上都是由国外进口的,其价格昂贵,使一般医院望而生畏.为了满足国内市场的大量需求,实现血管造影机的国产化,国内对血管造影机的研究和开发势在必行.C臂的运动控制是血管造影机的重要组成部分,如果设计不当将威胁到病人的生命安全.本文提出了基于CAN总线实现血管造影机C臂运动控制的研究方案,解决了以前老C臂线路繁多、实时性差等问题,提高了系统的可靠性.

1　CAN通信

CAN通信与其他总线的不同之处在于CAN总线中,标识符是给予数据而不是节点.报文在网络中广播,任何对报文有兴趣的节点都可以接收这个数据,实现点对点、一点对多点通信.信息是否被某个节点接收是由该节点的接收屏蔽器和过滤器所决定的,屏蔽位用于确定哪一位被接收过滤[1].以高档PIC单片机中的CAN控制器为例,如果任一屏蔽位配置为0,那么此位自动接收,不考虑过滤器位的状态;如果屏蔽器位为1,当对应的标识符位和滤波器位相同时接受,否则不接受.例如:若节点A的屏蔽器和过滤器都为00100000 ,B节点的屏蔽器和过滤器都为0001 0000,当总线中的信息标识符为XX1X XXXX时,节点A接收,信息标识符为XXX1 XXXX时,节点B接收,信息标识符为XX11 XXXX时,A和B都接收.这种总线传输方式可以任意地增加和删除节点而使整个系统不受影响.

CAN总线采用非破坏性逐位仲裁技术解决总线冲突问题.当节点开始发送它们各自的报文时,标识符的每一个位都被写到总线里而且能够被每一个节点读回.如果一个节点写进了隐性位而读回显性位它会知道另一个高优先权节点正在访问总线,它会停止传送报文并继续接收更重要的报文[2].

CAN总线通信就像邮电系统一样,每一帧都相当于一封信,每封信都有信头和正文两部分.信头中存放着该信的ID号,发送该信的源节点号以及正文的长度(数据页中数据行的个数)等信息;每封信都包含一个数据页(正文),数据页最多包含8个数据行.每次进行投递时,最小ID号的信最先发送出去,较大ID号的信可能经过几次重试才能发送出去.总结起来,CAN通信协议具有以下特点:①CAN控制器的标准数据标识符共有11位,报文标识符可达到2 032种,在使用中也可以将其中的几位定义为数据ID,剩下作为源节点ID.扩展标识符29位,报文标识符几乎不受限制;②数据长度有两种格式,小于8字节的数据可选用单页格式,大于8字节的数据可选用数据块格式;③发送时将需要发送的数据和配置好的信ID填入发送信箱中,并在信箱中置发送标志,CAN驱动程序循环查询信箱中的标志,带有发送标志的信箱会自动发送出去.接收时从信中取出信ID与本节点的接收信箱号比较,相符即把信件放入接收信箱中;④数据优先级根据信的ID决定,信ID越小,优先级越高,同时还提供发送紧急数据的优先级[3,4].