应用方便灵活的can总线网络

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1、应用方便灵活的CAN总线网络

2、第1...摘要：文要分折的是控制器局域网CAN(ControllerAreaNet，通信速率通信比特率可高达1Mbps(此时通信距离为40m)；总线上可挂设备数主要取决于总线驱动电路，最多可达110个。1.2CAN总线网络是一个多主机系统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。在这种网络中,每个节点均可滤除不需要的报文。1.3与以太网之区别传统的客户机/服务器网络(

3、如以太网)依赖于网络寻址方式将数据发送到单一节点上,如果网络中存在多个节点,则需用星形配置实现集中控制(见图1左所示集中式网络)。这种以太网络中只需较少的单片机即可执行各种不同的任务，但所使用的是MCU(多芯片单元),通常需要有较多引脚,而且功能也更加复杂,很不方便。500)this.style.ouseg(this)">与之相反,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1右所示分布式网络)。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

4、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。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。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。1.4CAN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。以太网在于它在发送结束前进行冲

5、突检测，而CAN在发送开始时采用冲突检测并有解决方法。当同时发送的两个或更多CAN节点在仲裁期间出现冲突时,报文优先级较低的节点会检测到冲突。随后优先级较低的节点切换到接收模式,等待下一次总线空闲才再次尝试发送。仲裁成功的发送器将继续如常发送报文,由于在报文仲裁期间,模式的变更在发送的一开始就发生了,而优先级高的报文没有遭到破坏,因此系统对冲突的仲裁结果能做出更快的回应。报文标志符可达2032种，而扩展标准的报文标志符几乎不受限制。目前CAN已由ISOTC22技术委员会批准为国际标准，在现场总线中，它是唯一被国际标准化组织批准的现场总线

6、。CAN协议也遵循ISO/OSI模型，采用了其中的物理层、数据链路层与应用层。由Bosch公司负责编写的CAN总线网络技术规范已通过ISO和SAE标准化.完整的CAN规范标准参见ISO11898-1。ISO11898-2包含了CAN物理层规范。2、CAN总线上的通信结构与实现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

7、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。3、CAN网络应用举例与拓宽在CAN网络的多主机

8、环境下,增加或删除节点不会显著影响系统的运行和可靠性。500)this.style.ouseg(this)">3.1用压力传感器MPX2100AP来测量压力的CAN网络应用举例。见图2所示，它给出了单节点CAN网络的例子。在图2中,使用Motorola压力传感器MPX2100AP来测量压力。压力传感器的差分输出电压由分立的仪表放大器放大，并通过四阶低通有源滤波器滤波。随后信号被12位A/D转换器MCP3201转换成数字代码，然后接收到数字代码的单片机将数据发送给CAN控制器，CAN控制器便产生并维护节点之间的公共语言，而其电压是否符合网

9、络要求则由CAN驱动器管理。CAN网络中的每个节点都能完成某项功能。尽管图2只给出了压力传感系统,其他类型的系统也可添加到该系统中去,实现应用的多系统。此外,结构框图中的CAN节点可以多种方式实现。比如,在