摘要：为了提高控制系统的稳定性和智能控制性能，设计出基于CAN总线的自动光学检测通信系统。分析了自动光学检测通信系统的特点，以及在自动光学检测中的应用，利用多个XCl64CS型微控制器实现整个系统的通信。描述了该系统的硬件组成结构和工作原理，给出了系统CAN总线接口以及 CAN总线的软件设计。自动光学检测通信系统已成功应用于印刷电路板PCB自动光学检测仪中，实验结果表明，该系统运行稳定可靠，满足PCB自动光学检测仪控制系统的要求。
关键词：CAN总线；XC164CS；自动光学检测；自动控制；印刷电路板(PCB)
在现代工业自动化生产中，涉及到各种各样的检验、生产监控及零件测量、识别应用等环节，然而通常人眼很难连续、稳定地完成这些带有高度重复性和智能性的工作，一般物理量传感器也较难实现这些功能。而利用光电成像系统采集被检测目标的图像，并经计算机或专用的图像处理模块进行数字化处理。与一般图像处理系统相比，自动光学检测更强调精度、速度，以及工业现场环境下的可靠性。因此，这里提出一种基于CAN总线的自动光学检测通信系统设计方案，该系统设计能够满足PCB自动光学检测控制系统的指标要求。
1 自动光学检测通信系统分析
自动光学检测系统具有快速准确、可重复性强以及自动化程度高等特点。自动光学检测技术的出现极大地减轻了人工检测的压力，解决了传统人工检测中的许多问题，提高了产品的检测质量和速度，为工业领域自动检测提供了革命性的解决方案。
分布式的现场总线能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，成为了该自动光学检测系统的最佳选择。分布式的现场总线控制系统比集散型控制系统更好地体现了 “信息集中、控制分散”的特点。且分布式控制系统在适用范围、可扩展性、控制速度、系统模块化、可维护性、抗单点故障等方面具有明显优势。
控制器局域网(CAN)总线是一种在工业控制中应用的总线，带宽利用率高，纠错能力强，并且废除了传统的站地址编码，采用对通信数据块进行编码，可以多主方式工作；运用非破坏性仲裁技术，有效避免了总线冲突；短帧结构，数据传输时间短，受干扰的概率低，重新发送的时间短；每帧数据都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据传输的高可靠性，适用于高干扰环境下；节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线功能，使总线上其他操作不受影响；可以点对点，一对多及广播集中方式传送和接收数据。因此，CAN总线满足该控制系统的数据总线要求。
本设计采用英飞凌开发的16位微控制器系列中的XCl64CS为控制器，并成功地将其应用到PCB板面缺陷自动光学检测仪的控制系统。
2 通信系统总体设计方案
2．1 系统组成原理
自动光学检测系统由上板部分、扫描正面、扫描反面、分拣1、分拣2以及主机共6部分组成，整个系统使用的电机有5类共19个、气缸11个以及各类传感装置若干。整个系统架构如图1所示。
由于整个控制系统对实时性、稳定性以及协调性要求很高，整个控制模式分为制作标准板模式、单步运行模式以及检测模式，对于模式间转换的灵活性要求也很高。而分布式控制系统因其具有高可靠性、开放性、灵活性、协调性、控制功能齐全和易于维护等特点，完全满足本控制系统的要求。
分布式控制系统使用较多的网络拓扑结构有星型、环型和总线型3种。其中星型结构(中央控制型)中所有通信都经中央控制节点，若中央控制节点有故障，则整个系统就会瘫痪；环型结构中相邻控制节点顺序连接，形成环路，信息一般仅以一个方向在环上从源节点传送到目的节点，发生故障时可支持双向传输，但环路一般封闭，不利于节点的扩充；而总线型结构的所有节点都共享一个公共的物理通道(即总线)，因此网络上的任意一个节点均可在任意时刻主动向网络上的其他节点发送信息，且具有延迟小、速度快、易扩展、单个节点故障影响小的优点。因此，该控制系统采用总线型拓扑结构，如图2所示。
