“助力CAN总线工控应用?#20445;?#20159;佰特新品即将上线

CAN全称为“ControllerAreaNetwork?#20445;?#31616;称CAN,是国际上应用最广泛的现场总线之一。在当前的汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,各种各样的电子控制系统被开发出来。出于这些系?#25345;?#38388;通信所用的数据类型及对可靠性要求不尽相同,且因多条总线构成的情况复杂、线束数量增加。为了适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需求,1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后,CAN通过IS011898及IS0 11519进行了标准化,在欧洲已是汽车网络的标准协议,CAN的高性能和可靠性已被认同,并广泛应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

CAN总线的特点

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1、CAN是一种多主总线,即每个节点机均可成为主机,他们之间都可进?#22411;?#20449;。

2、硬件方面,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维,通信速率可达1mb/s。

3、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,包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别?#35748;?#24037;作。

4、CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,改为从通信数据块进行编码。采用这种方法的优点是可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义211或229个不同的数据块,这种数据块编码方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分步式控制中非常重要。

5、数据段长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制命令、工作状态?#23433;?#35797;数据的一般要求。同时,8个字节不会占用总线时间过长,从而保证了通信的实时性。

6、CAN协议采用了crc检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。CAN总线所具有的极高的可靠性和独特设计,特别适合工业设各测控单元互连。工业界的地位不可小觑,并已公认为最有前途的现场总线之一。


CAN总线的工作原理

CAN总线使用串行数据传输方式,可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行,也可以使用光缆连接,而?#20197;?#36825;种总线上总线协议支持多主控制器。CAN与I2C总线的许多细节很类似,但也有一些明显的区别。

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当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文?#38382;?#24191;播给网络中所有节点。对每个节点来说,所有数据均进行了接收。每组报文开头的11位?#22336;?#20026;标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一?#27169;?#19981;可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同?#26412;?#20105;总线读取时,这种配置十?#31181;?#35201;。


当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己?#27169;?#20197;确定是否接收它。


由于CAN总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进?#20449;?#32622;。所以在CAN总线中加进一些新站非常便利且无需在硬件或软件上进行修改。当所提供的新站是纯数据接收设备时,数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化,即总线上控制器需要测量数据时,可由网上获得,而无须每个控制器?#21152;?#33258;己独立的传感器。


CAN总线的优点

1、高性能:具有实时性强、传输距离?#26174;丁?#25239;电磁干扰能力强、成本低等优点;

2、抗干扰:采用双线串?#22411;?#20449;方式,?#26469;?#33021;力强,可在高噪声多干扰环境中工作;

3、高集成:具有优先权和仲裁功能,可实现多个控制模块通过CAN 控制器集?#31995;紺AN-bus 上,从而形成多主机局部网络;

4、可控性:可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文;

5、验证与?#26469;恚?#21487;靠的错误处理和检错机制;

6、修复能力:发送的信息遭到破坏后,可自动重发;

7、智能化:节点在错误?#29616;?#30340;情况下具有自动退出总线的功能;

8、安全性:报文不包含源地址或目标地址,仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。


CAN总线缺点

1、可能出现的数据不一致性

2、可能出现的不可预?#26469;?#35823;

3、信?#34013;?#22622;情况


CAN总线的应用

1.楼宇自动化

在楼宇自动化中,现代的建筑安装系?#24120;?#36890;风、照明、安全、监控)越来越多地建立在CAN总线系统上,通过其?#36136;?#24320;关、?#30913;ァ?#20256;感器、照明设备、其他执行器和多控制系?#25345;?#38388;的数据交换,实现建筑中各操作单元之间的协作,并对各单元不断变化的状态实时控制。


2.安全监控

在当前的各种监控系统中,普遍存在可靠性、实时性不高,分站缺乏统一规范等缺点,不能够很好地满足实时监控的要求。CAN总线由于具有高数据传输率、完?#39057;?#35268;范和协议、高实时性、安全性、可靠性等,可很好解决上述各种问题。多应用如:水电站高边坡监控系?#22330;?#22823;型远程高边坡监控网络、辊道陶瓷窖等监控系?#22330;?/span>


3.汽车工业

在汽车工业领域,CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信,在车载各电子控制装置ECU之间进行信息交换,并形成汽车电子控制网络。如:汽车动力系?#22330;?#21046;动控制系?#22330;?#21464;速箱控制器、仪表、车载网络、电子主?#19978;低?#20013;,均嵌入CAN控制装置。其应用使汽车的安全性、舒适性、动力性等性能更智能现代化。现在CAN的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面,CAN总线在当今自动化领域成长迅速、被誉为自动化领域的计算机局域网络。它实现了分布式控制系统对象各节点之间进行实时、可靠的数据通信。

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亿佰特近期将震撼推出针对CAN总线方案的无线通信产品:E810-TTL-CAN01,该产品实现了UART-TTL与CAN-BUS之间相互透明传输。具备ModBuS RTU协议、4种标识符发送、串口帧数据打包与8种CAN数据过滤、内置ARM等多?#36136;?#29992;特点。E810-TTL-CAN01的高品?#35270;?#39640;性能为汽车工业,安全监控,设备自动化等领域提供有力支持。敬请期待!


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