CAN总线网络应用例举

　　前言

　　现场总线的工业过程智能自动化仪表和现代总线的开放自动化系统构成了新一代全开放自动化控制糸统的体系结构。

　　目前国际上公认的现场总线有10多种,各有其特点,并在一定范围内得刭应用。 其CAN总线网络是炙手可热的技术,目前它正在工业网络、医疗设备、轨道交通信号、楼宇控制及其它众多系统中得到应用。而本文要对CAN总线网络应用例举及其拓宽的现场总线控制系统(FCS)作其说明。

　　CAN总线网络

　　CAN采用多主工作方式，节点之间不分主从，但节点之间有优先级之分，通信方式灵活，可实现点对点、一点对多点及广播方式传输数据，无需调度。也就是说,它可向系统中的所有节点进行报文发送广播，即CAN系统中的每个节点均同时接收到同样的数据。缺省情况下,CAN是基于报文而非地址的。系统采用分布式控制实现方法集成了多节点(见图1a所示分布式网络)。这种拓扑结构的好处之一是,节点的增加和去除非常简单,对软件的影响也很小。CAN网络要求每个节点均具备智能,但智能化水平可根据节点所承载的任务进行调整。因此CAN系统中使用的单片机通常较简单并且引脚数也较少。图1a进一步显示了CAN网络可实现分布式网络，从系统中增加或删除节点只需改变少量的固件。由于使用的导线较少并且采用分散式智能，而且CAN网络还具有较高的可靠性。这是与需用星形配置实现集中控制(见图1b所示集中式网络)的以太网区别所在。

　　其图1进一步显示了,在多任务网络中,集中式网络通常用于以太网系统,如果在系统中增加节点,则要求对系统MCU(多芯片单元)作很大的变动;而CAN网络可实现分布式网络,从系统中增加或删除节点只需改变少量的固件。

　　CAN采用的是非破坏性总线仲裁技术。按优先级发送，可以大大节省总线冲突仲裁时间。而CAN总线上的通信结构与实现技术如下述：

　　·CAN采用短帧结构传输，每帧有效字段为6-8个，传输时间短，受干扰的概率低。而且每帧信息都有CRC校验和其他检错措施，保证数据出错率极低。当节点严重错误时，具有自动关闭功能，使总线上其他节点不受影响。可见，CAN是所有总线中最为可靠的。

　　·CAN总线上的通信是通过报文帧来实现的。帧有三种类型,即数据帧、远程帧和错误帧。每一个帧内部都具备一些字段,对发送的帧类型做出定义并提供相关信息。比如,数据帧由6个字段组成,分别是：仲裁字段、控制字段、数据宇段、CRC(循环冗余校验)宇段、确认字段以及帧结束。在帧发送期间,仲裁字段被网络中的每个节点用来识别和/或解决冲突。仲裁字段还用来识别报文的类型及其发送目的地。控制字段定义了数据帧的长度。数据帧包含数据,其字节数在控制宇段中作了规定。CRC字段用来检测数据错误。最后,每次发送均需取得CAN网络上所有接收节点的确认帧。