CAN總線在鐵路設(shè)備通信中的應(yīng)用

1、 can總線在鐵路設(shè)備通信中的應(yīng)用 中圖分類號(hào)：tp274.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1009-914x（2016）16-0349-011、 can總線的主要特點(diǎn)can總線應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛主要是因?yàn)槠浔旧砭哂械奶攸c(diǎn)。1） can為多主方式工作、網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)的向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從；當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送時(shí)，依據(jù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)而不是節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行總線訪問控制。2） can采用非破壞性總線仲裁技術(shù)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息出現(xiàn)沖突時(shí)，高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間，保證了高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)傳輸報(bào)文的實(shí)時(shí)性要求。3） can節(jié)

2、點(diǎn)只需通過對(duì)報(bào)文的標(biāo)識(shí)符濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。4） 很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離（長達(dá)10km）。5） 高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（高達(dá)1mbps）。6） 可根據(jù)報(bào)文的id決定接收或者屏蔽該報(bào)文。正是基于can總線的這些特點(diǎn)，can總線被應(yīng)用于越來越多的通信領(lǐng)域。2、 can總線傳輸介質(zhì)電氣傳輸介質(zhì)使用方式：兩線總線、單線總線、共用一條線傳輸信號(hào)和供電。在現(xiàn)有的鐵路設(shè)備can通信中，多使用兩線總線。兩線總線提供差分信號(hào)的傳輸，因此可以抑制共模誤差，即使在非常低的信號(hào)電平下也能保證信號(hào)的可靠傳輸。在兩線傳輸時(shí)，必須在總線的每一端接一個(gè)電阻（建議值為120），以避免出現(xiàn)信號(hào)

3、反射。在現(xiàn)場使用過程中，出現(xiàn)過多達(dá)38個(gè)區(qū)段的監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，主要現(xiàn)象是同一數(shù)據(jù)幀會(huì)重復(fù)出現(xiàn)幾次甚至幾十次，不僅增加了采集處理器的工作量，還會(huì)造成can線擁堵，影響通信。經(jīng)過檢查是監(jiān)測can總線末端未加入120歐姆匹配電阻，造成can總線內(nèi)信號(hào)反射，使數(shù)據(jù)成百上千倍的增加，造成can總線阻塞。通過在每路can總線末端加入120歐姆終端電阻，杜絕can總線上的信號(hào)反射，保障can總線通訊質(zhì)量。3、 can協(xié)議通信模式can網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)基于連接的主從式網(wǎng)絡(luò)，有一個(gè)主控設(shè)備來管理網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備，并監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功能；各個(gè)從設(shè)備之間不能直接進(jìn)行通信。can協(xié)議支持主從通信模式和事件觸發(fā)通信模式。事件

4、觸發(fā)通信模式用于從站設(shè)備主動(dòng)向主站中傳送數(shù)據(jù)報(bào)文；主從通信模式用于主站設(shè)備對(duì)于從站設(shè)備的訪問。4、 can協(xié)議通信模式在鐵路設(shè)備中的應(yīng)用1） 事件觸發(fā)通信模式在這種通信模式下，采集監(jiān)測設(shè)備可以定時(shí)循環(huán)向采集處理器發(fā)送數(shù)據(jù)，或者在設(shè)定的條件下向采集處理器發(fā)送數(shù)據(jù)，具體執(zhí)行過程見圖-1。在實(shí)際使用中，采集監(jiān)測設(shè)備定時(shí)6s向采集處理器發(fā)送全部的模擬量和開關(guān)量；當(dāng)判斷采集的模擬量或開關(guān)量發(fā)生了變化，則立刻將變化的模擬量和開關(guān)量發(fā)送給采集處理器，在這個(gè)過程中定時(shí)6s及模擬量和開關(guān)量變化即是觸發(fā)事件。2） 主從通信模式主從通信方式即命令/應(yīng)答通信方式：通信由采集處理器發(fā)起，接收到命令幀的采集監(jiān)測設(shè)備返回應(yīng)

5、答幀。在新型的鐵路采集監(jiān)測設(shè)備中多數(shù)采用這種通信模式，它逐漸代替了事件觸發(fā)通信模式。主從通信模式分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式和廣播式兩種方式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式是采集處理器和一個(gè)采集監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行通信。采集監(jiān)測設(shè)備接收到命令幀并處理完請(qǐng)求后返回相應(yīng)的應(yīng)答幀給采集處理器，具體執(zhí)行過程見圖-2。在這種模式中一個(gè)完整的通信過程包括采集處理器的請(qǐng)求命令和采集監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)通信的關(guān)鍵是采集處理器能夠準(zhǔn)確的接收到命令幀。每個(gè)采集監(jiān)測設(shè)備必須有自己唯一的標(biāo)識(shí)用以區(qū)分其他設(shè)備。在dsp28335硬件平臺(tái)上，通過對(duì)配置郵箱msgid寄存器（dsp28335中郵箱標(biāo)識(shí)符寄存器1）的id域配置來實(shí)現(xiàn)，id域固定的位置可以包括設(shè)備的類型、

6、設(shè)備的地址、優(yōu)先級(jí)、方向等多種信息，這些由通信協(xié)議確定，通過設(shè)備類型和設(shè)備地址就可以確定唯一的一臺(tái)設(shè)備。在通信過程中只有當(dāng)采集處理器發(fā)出的命令幀中包含的幀頭信息與采集監(jiān)測設(shè)備接收命令的郵箱id域配置一致，指定的采集監(jiān)測設(shè)備才能接收到命令幀，且只有一臺(tái)采集監(jiān)測設(shè)備能滿足要求。這種通信方式在未接收到采集處理器的請(qǐng)求時(shí)采集監(jiān)測設(shè)備是不會(huì)傳輸數(shù)據(jù)的。廣播式是采集處理器同時(shí)發(fā)送一種請(qǐng)求命令幀給所有采集監(jiān)測設(shè)備，它的通信過程與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式類似，只是滿足命令幀要求的設(shè)備為多臺(tái)。在命令幀中忽略設(shè)備類型、設(shè)備地址等具有標(biāo)識(shí)性的信息。在dsp28335硬件平臺(tái)，所有的采集監(jiān)測設(shè)備要將接收命令的郵箱msgid寄存器的i

7、d域配置成相同，同時(shí)也忽略掉設(shè)備類型、設(shè)備地址等具有標(biāo)識(shí)性的信息。5、數(shù)據(jù)發(fā)送與接收1） can報(bào)文的發(fā)送分為查詢控制發(fā)送和中斷控制發(fā)送。查詢控制發(fā)送：當(dāng)在發(fā)送報(bào)文時(shí)，發(fā)送緩沖區(qū)對(duì)寫操作是鎖定的，這樣cpu必須檢查狀態(tài)寄存器的發(fā)送緩沖區(qū)狀態(tài)標(biāo)志，以確定是否可以將一個(gè)新報(bào)文寫入發(fā)送緩沖區(qū)。當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)被鎖定時(shí)，cpu周期性地查詢狀態(tài)寄存器，等待發(fā)送緩沖區(qū)被釋放。當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)被釋放時(shí)，cpu將新報(bào)文寫入發(fā)送緩沖區(qū)，并置位命令寄存器的發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)志，該標(biāo)志導(dǎo)致發(fā)送的啟動(dòng)。當(dāng)發(fā)送完成狀態(tài)置位1時(shí)，表明can報(bào)文已發(fā)送成功。中斷控制發(fā)送：將can報(bào)文寫入發(fā)送緩沖區(qū)和置位發(fā)送請(qǐng)求與查詢控制類似。當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)

8、被鎖定時(shí)，cpu必須將報(bào)文臨時(shí)保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，并置位軟件標(biāo)志“還有報(bào)文”用于指示有新的報(bào)文等待發(fā)送。在結(jié)束當(dāng)前運(yùn)行的發(fā)送時(shí)啟動(dòng)中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行下一個(gè)發(fā)送報(bào)文的起始處理。當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)被釋放時(shí)，cpu將新報(bào)文寫入發(fā)送緩沖區(qū)，并置位發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)志。在發(fā)送結(jié)束時(shí)can控制器產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送中斷。2） can報(bào)文的接收分為查詢控制接收和中斷控制接收。查詢控制接收：cpu以一定周期讀取can控制器的狀態(tài)寄存器以檢查接收緩沖區(qū)狀態(tài)標(biāo)志指示是否至少接收到一個(gè)報(bào)文。接收緩沖區(qū)狀態(tài)標(biāo)志指示“空”，即沒有接收到報(bào)文；在沒有新的檢查接收緩沖區(qū)狀態(tài)的要求之前，cpu繼續(xù)當(dāng)前的任務(wù)。接收緩沖區(qū)狀態(tài)標(biāo)志指示“滿”，即已接收到一個(gè)或是多個(gè)報(bào)文；cpu從can控制器讀取第一個(gè)報(bào)文并置位命令寄存器中的釋放接收緩沖區(qū)標(biāo)志。中斷控制接收：已接收一個(gè)報(bào)文，該報(bào)文通過驗(yàn)收濾波器并放入接收fifo中，則產(chǎn)生一個(gè)接收中斷。cpu能夠立即響應(yīng)將接收到的報(bào)文傳送到自身的報(bào)文