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構建CAN-bus應用層協議你需要了解這些內容

文章來源:穩壓電源公司,時間:2017-08-25 09:57    點擊量:

定義
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。
原理
CAN(Controller Area Network)即控制器局域網絡。是應用在現場、在微機化測量設備之間實現雙向串行多節點數字通訊系統,是一種開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。 CAN協議建立在ISO/OSI模型之上,其模型結構有三層。協議分為Can2.0A, CAN2.0B,CANopen幾種。
CAN-BUS即CAN總線技術,全稱為“控制器局域網總線技術(ControllerAreaNetwork-BUS)”。CAN總線的通訊介質可采用雙絞線,同軸電纜和光導纖維。通訊距離與波持率有關,最大通訊距離可達10km,最大通訊波持率可達1Mdps。CAN總線仲裁采用11位標識和非破壞性位仲裁總線結構機制,可以確定數據塊的優先級,保證在網絡節點沖突時最高優先級節點不需要沖突等待。CAN總線采用了多主競爭式總線結構,具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節點可在任意時刻主動地向網絡上其它節點發送信息而不分主次,因此可在各節點之間實現自由通信。CAN總線協議已被國際標準化組織認證,技術比較成熟,控制的芯片已經商品化,性價比高,特別適用于分布式測控系統之間的數據通訊。
應用
廣泛地應用于工業自動化、船舶、醫療設備、工業設備等方面?,F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。
規則
在CAN-bus網絡上,CAN報文以廣播的形式發送,CAN報文不包含地址信息,是否處理接收到的CAN報文由接收點的軟件確定。CAN-bus只提供可靠的報文傳輸服務,CAN報文的使用由應用者定義, 所以CAN網絡中的節點要相互通信就必須制定一個統一的規則。CAN應用層協議就是這樣一個規則。
這個規則,定義了CAN報文中幀ID及幀數據的使用方式,如將幀ID定義為需要處理該幀數據的CAN節點地址等。根據應用場合的不同,國際上出現了多種CAN應用層協議,常見的CAN-bus應用層協議如下:

關鍵技術問題
總線傳輸信息的速度、容量、優先等級、節點容量等;
高電磁干擾環境下的可靠數據傳輸;
最大傳輸距離時延時大小的確定;
網絡的容錯技術;
網絡的監控和故障診斷功能。
CAN-bus總線特性
CAN-bus網絡傳輸速度最高可達1Mbps,并采用無損仲裁,通過報文標識符指示報文優先級;
CAN-bus采用差分信號傳輸,并采用可靠的數據校驗和錯誤檢測機制;
CAN-bus采用幀傳輸,每個報文允許傳輸最多8個字節,幀結構有嚴格規定,能夠確定最大傳輸延時;
CAN-bus具有可靠的錯誤機制和檢測機制,發送的信息遭到破壞后可以重新發送;節點在錯誤嚴重的情況下,具有自動退出總線的功能;
可以通過制定嚴禁的CAN-bus應用層協議解決網絡監控和診斷。
測試工具
CAN總線多用于工控和汽車領域,在CAN總線的開發測試階段,需要對其拓撲結構,節點功能,網路整合等進行開發測試,需要虛擬、半虛擬、全實物仿真測試平臺,并且必須測試各節點是否符合ISO11898中規定的錯誤響應機制等,所以CAN總線的開發需要專業的開發測試工具,并且在生產階段也需要一批簡單易用的生產線測試工具。CAN總線開發測試工具的主要供應商有ZLG、Passion IXXAT、IHR、Vector、Intrepidcs、Passion Warwick、LAIKE等。常用的開發測試工具如CANScope、CANalyst-II、Passiontech DiagRA、canAnalyser、X-Analyser、AutoCAN、CANspider,LAIKE CANTest等。

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