第四讲can现场总线.ppt

第四讲CAN现场总线现场总线CAN局域网CAN(work)是控制器局域网CAN是由德国***公司专门为汽车监测和控制而设计的,逐步发展到用于其它工业领域的现场控制。CAN已经成为国际标准化组织ISO11898标准。Canbus的由来由于现代汽车的技术水平大幅提高,要求能对更多的汽车运行参数进行控制,因而汽车控制器的数量在不断的上升,从开始的几个发展到几十个以至于上百个控制单元。控制单元数量的增加,使得它们互相之间的信息交换也越来越密集。为此德国***公司开发了一种设计先进的解决方案-CAN数据总线,提供一种特殊的局域网来为汽车的控制器之间进行数据交换。。98年在PASSAT和GOLF的驱动系统上增加了Canbus,传送速率为500Kbit/m。2000年,大众公司在PASSAT和GOLF采用了带有网关的第二代Canbus。2001年,大众公司提高了Canbus的设计标准,将舒适系统Canbus提高到100Kbit/m,驱动系统提高到500Kbit/m。2002年,大众集团在新PQ24平台上使用带有车载网络控制单元的第三代Canbus。2003年,大众集团在新PQ35平台上使用五重结构的Canbus系统,并且出现了单线的LIN-BUS。CAN-work的缩写,称为控制单元的局域网,它是车用控制单元传输信息的一种传送形式。车上的布线空间有限,CAN-Bus系统的控制单元连接方式采用铜缆串行方式。由于控制器采用串行合用方式,因此不同控制器之间的信息传送方式是广播式传输。也就是说每个控制单元不指定接收者,把所有的信息都往外发送;由接收控制器自主选择是否需要接收这些信息。广播原理:一家发送,大家接收CAN的主要特性(1)传输速率最高1Mbps/40m,距离最远10km/5kbps。(2)节点数达110个(取决于驱动电路),传输介质为双绞线、同轴或光纤。(3)通信方式,CAN采用点对点、一点对多点及全局广播几种数据收发方式。(4)CAN可实现全分布式多机系统,并且无主、从机之分,每个节点均主动发送报文,可方便地构成多机备份系统。(5)CAN节点发送数据有冲突时,自动按优先级次序发送。(6)信号传输用短帧结构(8字节),实时性好,受干扰的概率低,且具有极好的检错效果; (7)具有可靠的错误检测和处理机制(CRC循环冗余校验)。(8)节点具有自动关闭功能(在错误严重时)。(9)CAN器件丰富,有带CAN的单片机(82C200)、CAN控制器(SJA1000)、收发器(TJA1050)、CANI/O器件(82C150)等。(10)ISO11898CAN高速应用标准的的最高速率为1Mbit/s,ISO11519CAN低速应用标准的最高速率为125Kbit/s。CAN网络的技术特点国内传统的工业测控系统通信方式一般都采用BITBUS和RS485,其缺点是:无法构成多主结构,主节点任务繁忙,一旦主节点出现故障就可能引起系统瘫痪;数据通信方式为命令响应式,数据传输效率降低,同时当下端出现异常时,数据不能立即上传,灵活性极差,不适于实时性要求较高的场合;物理层采用较陈旧的RS485规范,链路层为SDLC(同步数据链路控制,SynchronousDataLinkControl)协议,总体来讲效率较低,灵活性差,尤其是错误处理能力不强。CAN网络的技术特点与上述通信方式相比,CAN具有以下特点:采用通讯数据块编码,可实现多主工作方式,数据收发方式灵活,可实现点对点、一点对多点及全局广播等多种传输方式;可将DCS结构中主机的常规测试与控制功能分散到各个智能节点,节点控制器把采集到的数据通过CAN适配器发送到总线,或者向总线申请数据,主机便从原来繁重的底层设备监控任务中解放出来,进行更高层次的控制和管理功能,比如故障诊断、优化协调等;采用非破坏性基于优先权的总线仲裁技术,具有暂时错误和永久性故障节点的判别及故障节点的自动脱离功能,使系统其它节点的通信不受影响;同时CAN具有出错帧自动重发功能,可靠性高;信号传输用短帧结构(8字节),实时性好,受干扰的概率低,且具有极好的检错效果;,增强了系统的灵活性和可扩展性;,使各设备之间具有较好的互操作性和互换性,系统的通用性好;,无特殊要求;现场布线和安装简单,易于维护,经济性好。总之,CAN总线具有实时性强、可靠性高、结构简单、互操作性好、价格低廉等优点,克服了传统的工业总线的缺陷,是工业测控系统通信一种有效的解决方案。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填