基于CAN总线的集散控制系统
CAN总线技术特点
CAN总线是一种串行数据通信总线,在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,可完成对数据的成帧处理。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点是使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标示码可由11位或29位二进制组成,因此可以定义211或229个不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据。CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其特点可概括如下：
* CAN为多主工作方式,网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上的其它节点发送信息,而不分主从,通信方式灵活,且无需站地址等节点信息。利用这一特点可方便的构成多机备份系统。
* CAN网络上的节点信息分成不同的优先级,可满足不同的实时要求,高优先级的数据最多可在134ms内得到传输。
* CAN采用非破坏性总线仲裁技术,当多个节点同时向总线发送信息时,优先级较低的节点会主动退出发送,而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据,从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其在网络负载很重的情况下,也不会出现网络瘫痪的情况(以太网则可能)。
* CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据,无需专门的“调度”。
* CAN的直接通信距离最远可达10km(速率<5Kbps);通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最远为40m)。
* CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路,目前可达110个;报文标识符可达2032种(CAN2.0A技术规范),而扩展标准(CAN2.0B技术规范)的报文标识符几乎不受限制。
* 采用短帧结构,数据段的长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时,8个字节的数据长度不会占用过长的总线时间,从而保证了通信的实时性。另外,传输时间短,受干扰的概率低。
* CAN的每帧信息都有CRC校验及其它措施,保证了数据出错率极低。
* CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤,选择灵活。
* CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭的功能,以使总线上其它节点的操作不受影响。
CAN总线电平如图1所示。
