can總線介紹

1、背景及發(fā)展在計算機數(shù)據(jù)傳輸領域內，長期以來使用RS232和CCITTV.24通信標準，盡管被廣泛使用，但缺點明顯，主要如下：數(shù)據(jù)傳輸速率低無能力支持更高層次的計算機之間的功能操作在復雜或大規(guī)模的應用中（如導彈、飛機、工業(yè)現(xiàn)場控制、生產自動化、高級現(xiàn)代化汽車控制等）需要使用大量的傳感器、執(zhí)行器和控制器等因此，能經(jīng)受工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境、抗干擾能力強的CAN（ControllerAreawk）控制器局部網(wǎng)在20世紀80年代由德國Bosch公司開發(fā)成

2、功，最早應用于解決現(xiàn)代豪華汽車（如BENZ奔馳）中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換。美國最早將CAN總線應用于導彈、飛機、坦克等武器的通訊系統(tǒng)里。趨勢表明，在國際自動控制領域，21世紀將是以CAN等總線為主的現(xiàn)場總線的世紀。CAN控制器局部網(wǎng)主要特征控制器局部網(wǎng)主要特征工業(yè)級總線式串行通信網(wǎng)絡標準多主站依據(jù)優(yōu)先權進行總線訪問無破壞性的基于優(yōu)先權的仲裁借助接收濾波的多地址幀傳送遠程數(shù)據(jù)請求數(shù)據(jù)通信配置靈活性數(shù)據(jù)通信高實時性數(shù)據(jù)通信高可靠

3、性全系統(tǒng)數(shù)據(jù)相容性錯誤檢測和出錯信令發(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯而遭破壞的幀可自動重發(fā)送暫時錯誤和永久性故障接點的判別以及故障節(jié)點的自動脫離CAN控制器局部網(wǎng)的主要優(yōu)點控制器局部網(wǎng)的主要優(yōu)點監(jiān)視與控制能力………………………………強可靠性與故障容限……………………………高實時響應性……………………………………好報文長度………………………………………小體系結構與協(xié)議的復雜性……………………簡單通信功能的完備程度…………………………高通信速率

4、………………………………………高對環(huán)境的要求…………………………………低抗干擾能力……………………………………強可靠性…………………………………………高理論節(jié)點數(shù)……………………………………無限CAN總線任意兩個節(jié)點之間的距離與位速率的關系總線任意兩個節(jié)點之間的距離與位速率的關系ＣＡＮ可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)；ＣＡＮ總線直接通訊距離最遠可達１０ｋｍ／５Ｋｂｐｓ，通訊速率最高可達１Ｍｂｐs／４０ｍ；采

5、用不歸零碼（ＮＲＺ—Ｎｏｎ－Ｒｅｔｕｒｎ－ｔｏ－Ｚｅｒｏ）編碼／解碼方式，并采用位填充（插入）技術。詳細的ＣＡＮ協(xié)議可參見ＣＡＮ技術規(guī)范２０ａ和２０ｂ以及ＣＡＮ國際標準ＩＳＯ１１８９８。２ＣＡＮ總線通信介質訪問控制方式ＣＡＮ總線通信介質訪問控制方式ＣＡＮ采用了的３層模型：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。ＣＡＮ支持的拓撲結構為總線型。傳輸介質為雙絞線、同軸電纜和光纖等。采用雙絞線通信時，速率為１Ｍｂｐｓ／４０ｍ５０Ｋｂｐｓ／１０ｋｍ結點數(shù)可達

6、１１０個。ＣＡＮ的通信介質訪問為帶有優(yōu)先級的ＣＳ－ＭＡ／ＣＡ。采用多主競爭方式結構：網(wǎng)絡上任意節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，即當發(fā)現(xiàn)總線空閑時，各個節(jié)點都有權使用網(wǎng)絡。在發(fā)生沖突時，采用非破壞性總線優(yōu)先仲裁技術：當幾個節(jié)點同時向網(wǎng)絡發(fā)送消息時，運用逐位仲裁原則，借助幀中開始部分的表示符，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響的繼續(xù)發(fā)送信息，從而有效地避免了總線沖突，使信息和時間均無損

7、失。例如，規(guī)定０的優(yōu)先級高，在節(jié)點發(fā)送信息時，ＣＡＮ總線作與運算。每個節(jié)點都是邊發(fā)送信息邊檢測網(wǎng)絡狀態(tài)，當某一個節(jié)點發(fā)送１而檢測到０時，此節(jié)點知道有更高優(yōu)先級的信息在發(fā)送，它就停止發(fā)送信息，直到再一次檢測到網(wǎng)絡空閑。ＣＡＮ的傳輸信號采用短幀結構（有效數(shù)據(jù)最多為８個字節(jié)），和帶優(yōu)先級的ＣＳ－ＭＡ／ＣＡ通信介質訪問控制方式，對高優(yōu)先級的通信請求來說，在１Ｍｂｐｓ通信速率時，最長的等待時間為０１５ｍｓ，完全可以滿足現(xiàn)場控制的實時性要求。ＣＡＮ

8、突出的差錯檢驗機理，如５種錯誤檢測、出錯標定和故障界定；ＣＡＮ傳輸信號為短幀結構，因而傳輸時間短，受干擾概率低。這些保證了出錯率極低，剩余錯誤概率為報文出錯率的４。７１０－１１。另外，ＣＡＮ節(jié)點在嚴重錯誤的情況下，具有自動關閉輸出的功能，以使總線上其它節(jié)點的操作不受其影響。因此，ＣＡＮ具有高可靠性。ＣＡＮ的通信協(xié)議主要有ＣＡＮ總線控制器完成。ＣＡＮ控制器主要由實現(xiàn)ＣＡＮ總線協(xié)議部分和微控制器接口部分電路組成。通過簡單的連接即可完成ＣＡＮ

9、協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能，應用層功能由微控制器完成。ＣＡＮ總線上的節(jié)點即可以是基于微控制器的智能節(jié)點，也可以是具有ＣＡＮ接口的Ｉ／Ｏ器件。３應用技術應用技術１、系統(tǒng)組成ＣＡＮ總線用戶接口簡單，編程方便。ＣＡＮ總線屬于現(xiàn)場總線的范疇，ＣＡＮ總線系統(tǒng)的一般組成模式如圖１所示：網(wǎng)絡拓撲結構采用總線式結構。這種網(wǎng)絡結構結構簡單、成本低，并且采用無源抽頭連接，系統(tǒng)可靠性高。通過ＣＡＮ總線連接各個網(wǎng)絡節(jié)點，形成多主機控制器局域網(wǎng)（ＣＡＮ）