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CAN總線
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CAN是控制器局域網絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱,是由以研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發的,并最終成為國際標準(ISO 11898),是國際上應用最廣泛的現場總線之一。 在北美和西歐,CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線,并且擁有以CAN為底層協議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。
CAN 是Controller Area Network 的縮寫(以下稱為CAN),是ISO國際標準化的串行通信協議。在汽車產業中,出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求,各種各樣的電子控制系統被開發了出來。由于這些系統之間通信所用的數據類型及對可靠性的要求不盡相同,由多條總線構成的情況很多,線束的數量也隨之增加。為適應“減少線束的數量”、“通過多個LAN,進行大量數據的高速通信”的需要,1986 年德國電氣商博世公司開發出面向汽車的CAN 通信協議。此后,CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化,在歐洲已是汽車網絡的標準協議。
CAN 的高性能和可靠性已被認同,并被廣泛地應用于工業自動化、船舶、醫療設備、工業設備等方面。現場總線是當今自動化領域技術發展的熱點之一,被譽為自動化領域的計算機局域網。它的出現為分布式控制系統實現各節點之間實時、可靠的數據通信提供了強有力的技術支持。

CAN屬于現場總線的范疇,它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。較之許多RS-485基于R線構建的分布式控制系統而言,基于CAN總線的分布式控制系統在以下方面具有明顯的優越性:

網絡各節點之間的數據通信實時性強

首先,CAN控制器工作于多種方式,網絡中的各節點都可根據總線訪問優先權(取決于報文標識符)采用無損結構的逐位仲裁的方式競爭向總線發送數據,且CAN協議廢除了站地址編碼,而代之以對通信數據進行編碼,這可使不同的節點同時接收到相同的數據,這些特點使得CAN總線構成的網絡各節點之間的數據通信實時性強,并且容易構成冗余結構,提高系統的可靠性和系統的靈活性。而利用RS-485只能構成主從式結構系統,通信方式也只能以主站輪詢的方式進行,系統的實時性、可靠性較差;

開發周期短

CAN總線通過CAN收發器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連,而CANH端的狀態只能是高電平或懸浮狀態,CANL端只能是低電平或懸浮狀態。這就保證不會在出現在RS-485網絡中的現象,即當系統有錯誤,出現多節點同時向總線發送數據時,導致總線呈現短路,從而損壞某些節點的現象。而且CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能,以使總線上其他節點的操作不受影響,從而保證不會出現像在網絡中,因個別節點出現問題,使得總線處于“死鎖”狀態。而且,CAN具有的完善的通信協議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現,從而大大降低系統開發難度,縮短了開發周期,這些是僅有電氣協議的RS-485所無法比擬的。

已形成國際標準的現場總線

另外,與其它現場總線比較而言,CAN總線是具有通信速率高、容易實現、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標準的現場總線。這些也是CAN總線應用于眾多領域,具有強勁的市場競爭力的重要原因。

最有前途的現場總線之一

CAN 即控制器局域網絡,屬于工業現場總線的范疇。與一般的通信總線相比,CAN總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設計,CAN總線越來越受到人們的重視。它在汽車領域上的應用是最廣泛的,世界上一些著名的汽車制造廠商,如BENZ(奔馳)、BMW(寶馬)、PORSCHE(保時捷)、ROLLS-ROYCE(勞斯萊斯)和JAGUAR(捷豹)等都采用了CAN總線來實現汽車內部控制系統與各檢測和執行機構間的數據通信。同時,由于CAN總線本身的特點,其應用范圍已不再局限于汽車行業,而向自動控制、航空航天、航海、過程工業、機械工業、紡織機械、農用機械、機器人、數控機床、醫療器械及傳感器等領域發展。CAN已經形成國際標準,并已被公認為幾種最有前途的現場總線之一。其典型的應用協議有:SAE J1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA 2000等。



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