第十讲 现场总线CAN总线课件.pptVIP

集散控制系统与现场总线;1 CAN总线性能特点 2 CAN2.0的技术规范 ;1 CAN总线性能特点 ;CAN属于总线式串行通信网络，采用了许多新技术及独特的设计。 CAN总线的数据通信具有高性能、高可靠性、灵活性的特点。 一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用Philips P82C250作为CAN收发器时，同一网络中允许挂接110个节点。CAN可提供高达1Mbps的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。;CAN的主要特点有： （l）CAN为多主方式工作，网络上任意节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从；通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。所以，可方便地构成多机备份系统。 （2）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。 （3）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，从而大大节省总线冲突仲裁时间。当网络负载很重时也不会出现网络瘫痪情况（以太网则可能）。;（4）CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一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l0km（速率5kbps以下），通信速率最高可达1Mbps（此时通信距离最长为40m）。 （5）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），而扩展标准（CAN2.0B）的报文标识符几乎不受限制。 （6）采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。 （7）CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证极低的数据出错率。 （8）CAN的通信媒体可为双绞线、同轴电缆或光纤。 （9）CAN节点在错误严重时具有自动关闭输出功能，使其他节点操作不受影响。;因此，CAN具有的特性概括为：低成本；极高的总线利用率；很远的数据传输距离（长达10km）；高速的数据传输速率（高达1Mbps）；可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；可靠的错误处理和检??机制；发送的信息遭到破坏后，可自动重发；节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。; 2 CAN2.0技术规范 ;CAN2.0规范的目的是使任意两个应用CAN总线的设备都能兼容。 兼容性包括很多方面，CAN规范主要对数据链路层和物理层中位编码、位解码、位定时等进行了描述，而未定义物理层中的驱动器/接收器特性，这为网络物理层的选择留下很大的灵活性。 当然，同一网络内的所有节点必须具有相同的物理层。应用CAN总线的设备既可与2.0A规范兼容，也可与2.0B规范兼容。;CAN2.0规范没有规定媒体的连接单元以及其驻留媒体，也没有规定应用层。因此用户可以直接建立基于CAN2.0规范的数据通信；不过，这种数据通信的传输内容一般不能灵活修改，适合于固定通讯方式。 由于CAN2.0规范没有规定信息标识符的分配，因此可以根据不同应用使用不同的方法。所以在设计一个基于CAN的通讯系统时，确定CAN标识符的分配非常重要，标识符的分配和定位也是应用协议、高层协议中的一个主要研究项目。 ;（1）报文（Messages）：总线上的信息以不同的固定报文格式发送，但长度受限（将在4.2.3节介绍）。当总线空闲时，任何连接的单元都可以开始发送新的报文。 （2）信息路由：在CAN系统里，节点不使用任何关于系统配置的信息（如站地址）。 （3）系统灵活性：不需要改变任何节点的应用层及相关的软件或硬件，就可以在CAN网络中直接添加节点。 ;（4）报文路由：报文的内容由标识符命名。标识符不指出报文的目的地，但解释数据的含义。因此，网络上所有的节点可以通过报文滤波确定是否应对该数据做出反应。 （5）多播（多点传送）：由于引入了报文滤波的概念，任何数目的节点都可以接收报文，并同时对此报文做出反应。 （6）数据连贯性（一致性）：在CAN中，可以确保报文同时被所有的节点接收（或同时不被接收）。因此，系统的数据连贯性是通过多播和错误处理的机制来实现的。;（7）位速率（Bit Rate）：不同的系统，CAN的速率不同。可是，在一给定的系统里，位速率是唯一的，并且是固定的。 （8）优先权（Priorities）：在总线访问期间，标识符定义了一个静态的报文优先权。 （9）远程数据请求（Remote Data Request）：通过发送远程帧，一个需要数据的节点可以请求另一节点发送相应的数据帧。数据帧和相应的远程帧具有相同的标识符。;（10）多主站