多通道实时CAN总线模拟器设计

　　CAN总线与一般的串行通信总线相比，它的数据通信具有可靠性高，实时性高，灵活性强等优点，不仅广泛应用于汽车行业，而且扩展到了机械工业、机器人、数控机床等诸多领域。尤其在大量数据通信处理中，高可靠性及实时响应的场合，单通道CAN总线不能满足实际通信的要求。为此，介绍一种基于多通道实时CAN模拟器的设计方案。

　　1 CAN总线技术介绍

　　1.1 CAN总线特性

　　CAN(Controller Area Network)总线是一种串行多主站控制器局域网总线。它具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性，并且简单实用，网络成本低。它主要用于各种过程监测及控制的一种网络。CAN最初是由德国BOSCH公司为汽车的监测、控制系统而设计的。由于CAN总线具有卓越的特性和极高的可靠性，特别适合于工业过程中监控设备的互连，具体来说，CAN具有如下特性：

　　(1)CAN可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活;

　　(2)CAN可以点对点、点对多点(成组)及全局广播方式传送接收数据;

　　(3)CAN网络上的节点信息可分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求;

　　(4)CAN采用非破坏性总线仲载技术。当两个节点是向网络上发送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可以不受影响地继续传输数据，大大节省了总线仲载冲突时间，在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪;

　　(5)CAN的直接通信距离最大可达10 km(速率小于5 Kb/s)，最高通信速率可达1 Mb/s。

　　1.2 CAN通信协议

　　在CAN 2.0B的版本协议中有两种不同的帧格式，不同之处为标识符域的长度不同，含有11位标识符的帧称为标准帧，而含有29位标识符的帧称为扩展帧。扩展格式是CAN 2.0B协议新增加的特性。在报文传输时，不同的帧具有不同的传输结构，只有严格按照该结构进行帧的传输，才能被节点正确接收和发送。下面将分别介绍四种传输帧的结构：

　　(1)数据帧(Data)：数据帧将数据从发送器传输到接收器。CAN协议有两种数据帧类型标准2.0A和标准2.0B。两者本质的不同在于ID的长度不同。在2.0A类型中，ID的长度为11位;在2.0B类型中，ID的长度为29位。它由7个域组成：帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC校验码域、应答域、帧结束。

　　(2)远程帧(Remote)：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一标识符的数据帧。接收数据的节点可通过发远程帧请求源节点发送数据。它由6个域组成：帧起始、仲裁域、控制域、校验域、应答域、帧结束。