第6讲 数据与通信之CAN.pdf

工业数据通信与控制网络 工业数据通信与控制网络 第4讲 CAN通信技术 第4讲 CAN通信技术 阳宪惠 清华大学自动化系 清华大学自动化系 CAN简介 • CAN[Controller Area Network]是控制器局域网 的简称 • 它是德国Bosch公司在1986年为解决现代汽车中 众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种 串行数据通信总线 • 现已被列入ISO国际标准ISO11898 • 最初为汽车测控数据通信而设计的CAN ，现已在 多领域被广泛采用 – 航天、电力、石化、冶金、纺织、造纸、仓储等行业 – 火车、轮船、机器人、楼宇自控、医疗器械、数控机 床、智能传感器、过程自动化仪表等 CAN的主要技术特点 • CAN网络上的节点不分主从 – 任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送 信息，通信方式灵活 • CAN采用非破坏性的总线仲裁技术 - 载波监听多路访问、逐位仲裁 - 先听再讲 - 当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点 会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续 传输数据，从而节省了总线冲突的仲裁时间。 CAN网络上的节点具有不同的优先级 – 可满足对实时性的不同要求 – 高优先级的数据可在134微秒内得到传输 • 通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局 广播等几种方式收发数据，无需专门的“调度” • CAN的直接通信距离 – 最远可达10km（速率5kbps以下）； – 通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m）。 • CAN总线上的节点数决定于总线驱动电路，一般为 – 可达110个； • 报文标识符： – CAN2.0A为2032种 – CAN2.0B扩展帧的报文标识符几乎不受限制 • CAN为短帧结构，传输时间短，受干扰概率低 • CAN节点具有良好的检错功能，出错率低 – 节点中均有错误检测、标定和自检能力。 • 具有发送自检、循环冗余校验、位填充、报文格式检查等。 • CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功 能，以使总线上其他节点的操作不受影响。 • CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择 灵活。 • CAN器件可被置于无任何内部活动的睡眠方式 – 相当于未连接到总线驱动器 – 可降低系统功耗 – 其睡眠状态可借助总线激活或者系统的内部条件被唤醒。 CAN通信技术 • CAN的通信参考模型 – CAN的通信模型的分层结构 • 数据链路层 – 包括逻辑链路控制子层LLC » LLC的主要功能是：为数据传送和远程数据请求提供服 务，确认由LLC子层接收的报文实际已被接收，并为恢复 管理和通知超载提供信息 – 媒体访问控制子层MAC » MAC子层主要规定传输规则，即控制帧结构、执行仲裁、 错误检测、出错标定和故障界定 • 物理层 – 物理层规定了节点的全部电气特性 数据链路层 逻辑链路子层 接收滤波 超载通知 恢复管理 媒体访问控制子层 数据封装/拆装