CAN總線技術(shù)小論文格式

1、CAN總線技術(shù)摘要CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork,CAN)的簡(jiǎn)稱，是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)BOSCH公司開發(fā)的，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機(jī)械車輛設(shè)計(jì)的J1939協(xié)議。、CAN總線CAN總線的產(chǎn)生背景隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一個(gè)分支，并取得了巨大進(jìn)步。由于對(duì)系統(tǒng)可靠性和靈活性的高要求，工業(yè)控制系

2、統(tǒng)的發(fā)展主要表現(xiàn)為：控制面向多元化，系統(tǒng)面向分散化，即負(fù)載分散、功能分散、危險(xiǎn)分散和地域分散。分散式工業(yè)控制系統(tǒng)就是為適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來(lái)的。典型的分散式控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、接口與計(jì)算設(shè)備以及通信設(shè)備組成?，F(xiàn)場(chǎng)總線(FIELDBUS)能同時(shí)滿足過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化的需要，因而現(xiàn)場(chǎng)總線已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域中最為活躍的一個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)場(chǎng)總線的研究與應(yīng)用已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域的熱點(diǎn)。盡管對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的研究尚未能提出一個(gè)完善的標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)場(chǎng)總線的高性能價(jià)格必將吸引眾多工業(yè)控制系統(tǒng)采用。同時(shí)，正由于現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，也使得現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用得以不拘一格地發(fā)揮，并將為現(xiàn)場(chǎng)總線的完善提供更加豐富的依據(jù)?？刂?/p>

3、器局部網(wǎng)CAN(CONTROLLERAERANETWORK)正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生的。CAN總線的現(xiàn)狀由于CAN為愈來(lái)愈多不同領(lǐng)域采用和推廣，導(dǎo)致要求各種應(yīng)用領(lǐng)域通信報(bào)文的標(biāo)準(zhǔn)化。為此，1991年9月PHILIPSSEMICONDUCTORS制訂并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范(VERSION2.0)。該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分。2.0A給出了曾在CAN技術(shù)規(guī)范版本1.2中定義的CAN報(bào)文格式，能提供11位地址；而2.0B給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種報(bào)文格式，提供29位地址。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運(yùn)載工具一數(shù)字信息交換一高速通信控制器局部網(wǎng)(CAN)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898）,為

4、控制器局部網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化推廣鋪平了道路。CAN總線的發(fā)展趨勢(shì)CAN總線以其高性能,高可靠性及獨(dú)特的設(shè)計(jì),在現(xiàn)代分布式測(cè)量與控制技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用已愈來(lái)愈廣泛。同時(shí)由于CAN總線自身的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè),而是轉(zhuǎn)向鐵路、交通、自動(dòng)控制、航空航天、航海、機(jī)械工業(yè)、機(jī)器人、醫(yī)療器械及安防等領(lǐng)域發(fā)展。CAN總線的發(fā)展已經(jīng)頗具規(guī)模，它不僅在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)，在其他工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)也占有一席之地。這要?dú)w根于通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)通訊本身的要求不斷提高，對(duì)性價(jià)比的關(guān)注也逐步提升，這種形勢(shì)下CAN總線的優(yōu)勢(shì)在于其優(yōu)越的抗干擾能力和性價(jià)比。盡管CAN總線有一定局限，甚至還有漏洞，但對(duì)CA

5、N總線的改進(jìn)還在繼續(xù)，相信在未來(lái)的發(fā)展中,CAN總線通過不斷的更新和改進(jìn)，能夠取得更大的進(jìn)步。二、CAN總線簡(jiǎn)介2.1CAN總線的基本概念CAN總線是德國(guó)BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率最高可達(dá)1Mbps。2.2CAN總線的特點(diǎn)CAN總線特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。2、使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)

6、數(shù)在理論上不受限制CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。3、可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信CAN總線采用了多主競(jìng)爭(zhēng)式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運(yùn)行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點(diǎn)。4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單只有2根線與外部相連，并且內(nèi)部集成了錯(cuò)誤探測(cè)和管理模塊5、傳輸距離和速率通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM（速率低于5Kbps），速率可達(dá)到lMbps（通信距離小于40M）。2.3CAN總線的優(yōu)勢(shì)CAN屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。較之許多RS-485基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)而言，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)

7、越性：1、網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)2、開發(fā)周期短3、最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一2.4CAN總線的技術(shù)簡(jiǎn)介要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個(gè)站同時(shí)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要求快速地進(jìn)行總線分配。實(shí)時(shí)處理通過網(wǎng)絡(luò)交換的緊急數(shù)據(jù)有較大的不同。CAN總線以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,報(bào)文的優(yōu)先級(jí)結(jié)合在11位標(biāo)識(shí)符中，具有最低二進(jìn)制數(shù)的標(biāo)識(shí)符有最高的優(yōu)先級(jí)。這種優(yōu)先級(jí)一旦在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)被確立后就不能再被更改?？偩€讀取中的沖突可通過位仲裁解決。CAN具有較高的效率是因?yàn)榭偩€僅僅被那些請(qǐng)求總線懸而未決的站利用，這些請(qǐng)求是根據(jù)報(bào)文在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。

8、這種方法在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭偩€讀取的優(yōu)先級(jí)已被按順序放在每個(gè)報(bào)文中了，這可以保證在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中較低的個(gè)體隱伏時(shí)間。對(duì)于主站的可靠性，由于CAN協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制，所有主要通信，包括總線讀取（許可）控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。這是實(shí)現(xiàn)有較高可靠性的通信系統(tǒng)的唯一方法。三、CAN總線技術(shù)的應(yīng)用例舉CAN總線在工控領(lǐng)域主要使用低速-容錯(cuò)CAN即ISO11898-3標(biāo)準(zhǔn)，在汽車領(lǐng)域常使用500Kbps的高速CAN。如：某進(jìn)口車型擁有，車身、舒適、多媒體等多個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，其中車身控制使用CAN網(wǎng)絡(luò)，舒適使用LIN網(wǎng)絡(luò)，多媒體使用MOST網(wǎng)絡(luò)，以CAN網(wǎng)為主網(wǎng)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、ABS等車

9、身安全模塊，并將轉(zhuǎn)速、車速、油溫等共享至全車，實(shí)現(xiàn)汽車智能化控制，如高速時(shí)自動(dòng)鎖閉車門，安全氣囊彈出時(shí)，自動(dòng)開啟車門等功能。CAN系統(tǒng)又分為高速和低速，高速CAN系統(tǒng)采用硬線是動(dòng)力型,速度:500kbps,控制ECU、ABS等；低速CAN是舒適型，速度：125Kbps,主要控制儀表、防盜等。如：某醫(yī)院現(xiàn)有5臺(tái)16T/H德國(guó)菲斯曼燃?xì)忮仩t，向洗衣房、制劑室、供應(yīng)室、生活用水、暖氣等設(shè)施提供5kg/cm2的蒸汽，全年耗用天然氣1200萬(wàn)m3,耗用20萬(wàn)噸自來(lái)水。醫(yī)院采用接力式方式供熱，對(duì)熱網(wǎng)進(jìn)行地域性管理，分四大供熱區(qū)。其中冬季暖氣的用氣量很大，據(jù)此設(shè)計(jì)了基于CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式鍋爐蒸汽熱網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明：該樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)容易，網(wǎng)絡(luò)化程度高，人機(jī)界面友好等特點(diǎn)。圖3-1CAN總線控制結(jié)束語(yǔ)：通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)這門課程的學(xué)習(xí)，我從中學(xué)習(xí)到了有關(guān)CAN總線的許多理論知識(shí)，并且還利用課余時(shí)間去查閱相關(guān)書籍，對(duì)其現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)及一些自己的見解。CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。由于其良好的性能及獨(dú)特的設(shè)計(jì),CAN總線越來(lái)越受到人們的重視，它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用是最廣泛的。世界上一些著名的汽車制造廠商大都采用了C