控制器局域網(wǎng)總線(xiàn)(can，Controller Area Network)是一種用于實(shí)時(shí)應用的串行通訊協(xié)議總線(xiàn)，它可以使用雙絞線(xiàn)來(lái)傳輸信號，是世界上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。程控直流電源系統can協(xié)議用于汽車(chē)中各種不同元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線(xiàn)束。該協(xié)議的健壯性使其用途延伸到其他自動(dòng)化和工業(yè)應用。程控直流電源系統can協(xié)議的特性包括完整性的串行數據通訊、提供實(shí)時(shí)支持、傳輸速率高達1Mb/s、同時(shí)具有11位的尋址以及檢錯能力。
程控直流電源系統can系統組成
程控直流電源系統can總線(xiàn)用戶(hù)接口簡(jiǎn)單，編程方便。網(wǎng)絡(luò )拓撲結構采用總線(xiàn)式結構。這種網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單、成本低，并且采用無(wú)源抽頭連接，系統可靠性高。通過(guò)程控直流電源系統can總線(xiàn)連接各個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，形成多主機控制器局域網(wǎng)(程控直流電源系統can)。信息的傳輸采用程控直流電源系統can通信協(xié)議，通過(guò)can控制器來(lái)完成。各網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)一般為帶有微控制器的智能節點(diǎn)完成現場(chǎng)的數據采集和基于程控直流電源系統can協(xié)議的數據傳輸，節點(diǎn)可以使用帶有在片can控制器的微控制器，或選用一般的微控制器加上獨立的can控制器來(lái)完成節點(diǎn)功能。傳輸介質(zhì)可采用雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖。如果需要進(jìn)一步提高系統的抗干擾能力，還可以在控制器和傳輸介質(zhì)之間加接光電隔離，電源采用DC-DC變換器等措施。這樣可方便構成實(shí)時(shí)分布式測控系統。微控制器，或選用一般的微控制器加上獨立的can控制器來(lái)完成節點(diǎn)功能。傳輸介質(zhì)可采用雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖。如果需要進(jìn)一步提高系統的抗干擾能力，還可以在控制器和傳輸介質(zhì)之間加接光電隔離，電源采用DC-DC變換器等措施。這樣可方便構成實(shí)時(shí)分布式測控系統。
程控直流電源系統can總線(xiàn)的物理接口
采用程控直流電源系統can收發(fā)器PCA82C250作為can控制器和物理總線(xiàn)之間的接口，提供向總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送能力和對can控制器的差動(dòng)接收能力。
一般在驅動(dòng)芯片和can控制器之間加入光電耦合器，增加抗干擾能力。程控直流電源系統can總線(xiàn)的速度將由光電耦合器的速度決定。比如：用4N27光耦，因為它的響應速度比較慢，程控直流電源系統can網(wǎng)絡(luò )的位速度只能達到幾十Kbit/s。如果采用6N137高速光電耦合器，程控直流電源系統can網(wǎng)絡(luò )速度可以達到和電阻網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)時(shí)的速度一樣。另外，物理層的設計要注意電纜的終端阻抗匹配，這直接影響了程控直流電源系統can總線(xiàn)能否正常工作和網(wǎng)絡(luò )性能，一般在程控直流電源系統can總線(xiàn)兩端并聯(lián)120Ω的電阻。
程控直流電源系統can總線(xiàn)的工作原理
程控直流電源系統can總線(xiàn)使用串行數據傳輸方式，可以1Mb/s的速率在40m的雙絞線(xiàn)上運行，也可以使用光纜連接，而且在這種總線(xiàn)上總線(xiàn)協(xié)議支持多主控制器。 程控直流電源系統can與I2C總線(xiàn)的許多細節很類(lèi)似，但也有一些明顯的區別。
當程控直流電源系統can總線(xiàn)上的一個(gè)節點(diǎn)(站)發(fā)送數據時(shí)，它以報文形式廣播給網(wǎng)絡(luò )中所有節點(diǎn)。對每個(gè)節點(diǎn)來(lái)說(shuō)，無(wú)論數據是否是發(fā)給自己的，都對其進(jìn)行接收。每組報文開(kāi)頭的11位字符為標識符，定義了報文的優(yōu)先級，這種報文格式稱(chēng)為面向內容的編址方案。在同一系統中標識符是唯一的，不可能有兩個(gè)站發(fā)送具有相同標識符的報文。當幾個(gè)站同時(shí)競爭總線(xiàn)讀取時(shí)，這種配置十分重要。
當一個(gè)站要向其它站發(fā)送數據時(shí)，該站的CPU將要發(fā)送的數據和自己的標識符傳送給本站的程控直流電源系統can芯片，并處于準備狀態(tài);當它收到總線(xiàn)分配時(shí)，轉為發(fā)送報文狀態(tài)。程控直流電源系統can芯片將數據根據協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，這時(shí)網(wǎng)上的其它站處于接收狀態(tài)。每個(gè)處于接收狀態(tài)的站對接收到的報文進(jìn)行檢測，判斷這些報文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。
由于程控直流電源系統can總線(xiàn)是一種面向內容的編址方案，因此很容易建立高水準的控制系統并靈活地進(jìn)行配置。我們可以很容易地在程控直流電源系統can總線(xiàn)中加進(jìn)一些新站而無(wú)需在硬件或軟件上進(jìn)行修改。當所提供的新站是純數據接收設備時(shí)，數據傳輸協(xié)議不要求獨立的部分有物理目的地址。它允許分布過(guò)程同步化，即總線(xiàn)上控制器需要測量數據時(shí)，可由網(wǎng)上獲得，而無(wú)須每個(gè)控制器都有自己獨立的傳感器。
程控直流電源系統can總線(xiàn)的特點(diǎn)
(1)具有實(shí)時(shí)性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優(yōu)點(diǎn);
(2)采用雙線(xiàn)串行通信方式，檢錯能力強，可在高噪聲干擾環(huán)境中工作;
(3)具有優(yōu)先權和仲裁功能，多個(gè)控制模塊通過(guò)程控直流電源系統can 控制器掛到程控直流電源系統can-bus 上，形成多主機局部網(wǎng)絡(luò );
(4)可根據報文的ID決定接收或屏蔽該報文;
(5)可靠的錯誤處理和檢錯機制;
(6)發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā);
(7)節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下具有自動(dòng)退出總線(xiàn)的功能;
(8)報文不包含源地址或目標地址，僅用標志符來(lái)指示功能信息、優(yōu)先級信息。
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