監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線

1、監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線1CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線2CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線1.1.什么是現(xiàn)場(chǎng)總線什么是現(xiàn)場(chǎng)總線 n 現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制也被稱為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線3CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控

2、系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線 2. 2.現(xiàn)場(chǎng)總線的由來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線的由來(lái)n 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)DCSDCS（distributed control distributed control systemsystem）n 隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，操作人員需要綜合掌握隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，操作人員需要綜合掌握多點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)與信息，需要同時(shí)按多點(diǎn)的信息多點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)與信息，需要同時(shí)按多點(diǎn)的信息實(shí)行操作控制，于是出現(xiàn)了氣動(dòng)、電動(dòng)系列的單實(shí)行操作控制，于是出現(xiàn)了氣動(dòng)、電動(dòng)系列的單元組合式儀表，出現(xiàn)了元組合式儀表，出現(xiàn)了集中控制室。集中控制室。n 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各處的參數(shù)通過(guò)統(tǒng)一的模擬信號(hào)，如生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各處的參數(shù)通過(guò)統(tǒng)一的模擬信號(hào)，

3、如0.020.1MPa的氣壓信號(hào)，的氣壓信號(hào)，010mA、420mA的直流電流信號(hào)，的直流電流信號(hào)，15V直流電壓信號(hào)等，送往直流電壓信號(hào)等，送往集中控制室。集中控制室。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線4CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 由于模擬信號(hào)的傳遞需要一對(duì)一的物理連接，信號(hào)變化緩慢，由于模擬信號(hào)的傳遞需要一對(duì)一的物理連接，信號(hào)變化緩慢，提高計(jì)算速度與精度的開(kāi)銷、難度都較大，信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_提高計(jì)算速度與精度的開(kāi)銷、難度都較大，信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力也較差，人們開(kāi)始尋求用數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)，出現(xiàn)了能力也較差，人們開(kāi)始尋求用數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)，出現(xiàn)了直接數(shù)字控制

4、。直接數(shù)字控制。n 但是，在但是，在DCS系統(tǒng)形成的過(guò)程中，由于受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)早期系統(tǒng)形成的過(guò)程中，由于受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)早期存在的系統(tǒng)封閉這一缺陷的影響，存在的系統(tǒng)封閉這一缺陷的影響，各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng)各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng)，不同廠家的設(shè)備不能互連在一起，不同廠家的設(shè)備不能互連在一起，難以實(shí)現(xiàn)互換與互操難以實(shí)現(xiàn)互換與互操作，組成更大范圍信息共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在很多困難。作，組成更大范圍信息共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在很多困難。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線5CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 新型的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)則突破了新型的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)則突破了DCSDCS系統(tǒng)中通信由系統(tǒng)中通信

5、由專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)所造成的缺陷，把基于專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)所造成的缺陷，把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化封閉、專用的解決方案變成了基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，的解決方案，即可以把來(lái)自不同廠商而遵守同一協(xié)即可以把來(lái)自不同廠商而遵守同一協(xié)議規(guī)范的自動(dòng)化設(shè)備，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)連接成系議規(guī)范的自動(dòng)化設(shè)備，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)連接成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的各種功能；統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的各種功能；n 同時(shí)把同時(shí)把DCSDCS集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)

6、場(chǎng)，依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備本身便可實(shí)現(xiàn)基本控制功能。，依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備本身便可實(shí)現(xiàn)基本控制功能。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS(fieldbus control system)監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線6CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線 智能儀表為現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)智能儀表為現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ) n 1983年，年，Honeywell推出了智能化儀表推出了智能化儀表Smar變送器，這變送器，這些帶有微處理器芯片的儀表除了在原有模擬儀表的基礎(chǔ)上增些帶有微處理器芯片的儀表除了在原有模擬儀表的基礎(chǔ)上增加了復(fù)雜的計(jì)算功能之外，還在輸出的加了復(fù)雜的計(jì)算功能之外，還在輸出的420

7、mA直流信號(hào)上直流信號(hào)上迭加了數(shù)字信號(hào)，使現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的連接由模擬信號(hào)過(guò)迭加了數(shù)字信號(hào)，使現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的連接由模擬信號(hào)過(guò)渡到了數(shù)字信號(hào)。渡到了數(shù)字信號(hào)。 n 現(xiàn)場(chǎng)總線之所以具有較高的測(cè)控能力指數(shù)，一是現(xiàn)場(chǎng)總線之所以具有較高的測(cè)控能力指數(shù)，一是得益于得益于儀表的微機(jī)化儀表的微機(jī)化，二是得益于，二是得益于設(shè)備的通信功設(shè)備的通信功能。能。n 把微處理器置入現(xiàn)場(chǎng)自控設(shè)備、使設(shè)備具有數(shù)字把微處理器置入現(xiàn)場(chǎng)自控設(shè)備、使設(shè)備具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，一方面提高了信號(hào)的測(cè)量計(jì)算和數(shù)字通信能力，一方面提高了信號(hào)的測(cè)量、控制和傳輸精度，同時(shí)為豐富控制信息的內(nèi)容、控制和傳輸精度，同時(shí)為豐富控制信息的內(nèi)容，

8、實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程傳送創(chuàng)造了條件。，實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程傳送創(chuàng)造了條件。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線7CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線8CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線9CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線10CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 伴隨著控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與測(cè)控儀表的更新?lián)Q代，系統(tǒng)的功能、伴隨著控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與測(cè)控儀表的更新?lián)Q代，系統(tǒng)的功能、性能也在不斷完善與發(fā)展，圖性能也在不斷完善與發(fā)展，圖4-14-1為各階段測(cè)控

9、儀表能力指數(shù)為各階段測(cè)控儀表能力指數(shù)示意圖。示意圖。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線11CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 它表明，測(cè)量控制系統(tǒng)從早期基地式模擬儀表只能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、單控制回路的它表明，測(cè)量控制系統(tǒng)從早期基地式模擬儀表只能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、單控制回路的測(cè)控功能開(kāi)始，逐漸發(fā)展到按裝置或過(guò)程的多回路、多變量集中監(jiān)控，整個(gè)測(cè)控功能開(kāi)始，逐漸發(fā)展到按裝置或過(guò)程的多回路、多變量集中監(jiān)控，整個(gè)裝置或車間的優(yōu)化控制，以致實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控制與管理一體化。裝置或車間的優(yōu)化控制，以致實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控制與管理一體化。n 每一代更新都帶來(lái)能力指數(shù)的躍變，同時(shí)隨著工具與功能開(kāi)發(fā)的不斷完善，每

10、一代更新都帶來(lái)能力指數(shù)的躍變，同時(shí)隨著工具與功能開(kāi)發(fā)的不斷完善，每一代系統(tǒng)的測(cè)控能力指數(shù)會(huì)按各自的增長(zhǎng)速率不斷升高，為生產(chǎn)過(guò)程的控每一代系統(tǒng)的測(cè)控能力指數(shù)會(huì)按各自的增長(zhǎng)速率不斷升高，為生產(chǎn)過(guò)程的控制與管理提供更為完善的服務(wù)，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。這里，圖制與管理提供更為完善的服務(wù)，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。這里，圖4-14-1中對(duì)能中對(duì)能力指數(shù)的描述在數(shù)值上并不精確，不過(guò)是一種示意性的表達(dá)而已。力指數(shù)的描述在數(shù)值上并不精確，不過(guò)是一種示意性的表達(dá)而已。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線12CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線 原方案 現(xiàn)方案 備注 系統(tǒng)平臺(tái) PLC SIEMES PC

11、S7 傳輸方式 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳統(tǒng)模式 PROFIBUS 開(kāi)放性 差 好 設(shè)備信息與管理 無(wú) 有 連接電纜 多 少 安裝工作量 大 小 系 統(tǒng) 設(shè) 備 費(fèi) 計(jì) 劃 165萬(wàn) 實(shí) 際 188萬(wàn) 分 析 儀 表 未 列 入 電 纜 橋 架 費(fèi) 計(jì) 劃 95萬(wàn) 實(shí) 際 18萬(wàn) 安 裝 費(fèi) 用 計(jì) 劃 68萬(wàn) 實(shí) 際 21萬(wàn) 不 包 括 分 析 儀 表 安 裝 節(jié) 省 投 資 使用現(xiàn)場(chǎng)總線使用現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS PA的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)：的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)：與使用傳統(tǒng)的與使用傳統(tǒng)的4-20mA模擬信號(hào)系統(tǒng)比較模擬信號(hào)系統(tǒng)比較監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線13CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線4 幾

12、種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)幾種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 自自80年代末以來(lái)，有幾種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已逐漸年代末以來(lái)，有幾種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已逐漸形成其影響并在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了自己的形成其影響并在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了自己的優(yōu)勢(shì)。它們具有各自的特點(diǎn)，也顯示了較強(qiáng)的生命優(yōu)勢(shì)。它們具有各自的特點(diǎn)，也顯示了較強(qiáng)的生命力。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)發(fā)揮并將會(huì)繼續(xù)發(fā)力。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)發(fā)揮并將會(huì)繼續(xù)發(fā)揮較大作用。揮較大作用。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線14CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線 (1)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 n 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF(FF，F(xiàn)ou

13、ndation Fieldbus)Foundation Fieldbus)是在過(guò)程自動(dòng)化是在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。n 其前身是以美國(guó)其前身是以美國(guó)FisherFisherRosemountRosemount公司為首，聯(lián)合公司為首，聯(lián)合FoxboroFoxboro、橫河、橫河、ABBABB、西門(mén)子等、西門(mén)子等8080家公司制訂的家公司制訂的ISPISP協(xié)議和以協(xié)議和以HoneywellHoneywell公司為首，聯(lián)合歐洲等地的公司為首，聯(lián)合歐洲等地的150150家公司制訂的家公司制訂的WorldFIPWorldFIP協(xié)議。協(xié)

14、議。n 屈于用戶的壓力，這兩大集團(tuán)于屈于用戶的壓力，這兩大集團(tuán)于19941994年年9 9月合并，成立了現(xiàn)場(chǎng)月合并，成立了現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)，致力于開(kāi)發(fā)出國(guó)際上統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。總線基金會(huì)，致力于開(kāi)發(fā)出國(guó)際上統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線15CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n H1H1的傳輸速率為的傳輸速率為31.25kbps31.25kbps，通信距離可達(dá)，通信距離可達(dá)1900m(1900m(可加中繼器延長(zhǎng)可加中繼器延長(zhǎng)) )，可支持總線供電，支持本質(zhì)安，可支持總線供電，支持本質(zhì)安全防爆環(huán)境。全防爆環(huán)境。n H2H2的傳輸速率可為的傳輸速率可為1M

15、bps1Mbps和和2 25Mbps5Mbps兩種，其通信兩種，其通信距離分別為距離分別為750m750m和和500m500m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線、光纜和無(wú)線發(fā)射，協(xié)議符合線、光纜和無(wú)線發(fā)射，協(xié)議符合IECll58IECll582 2標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。n 其物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼。其物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼?；饡?huì)現(xiàn)場(chǎng)總線分低速基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線分低速H1和高速和高速H2兩種通信速率。兩種通信速率。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線16CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的原理：本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的原理：通過(guò)選擇電氣

16、設(shè)備電路的各種參數(shù)或采通過(guò)選擇電氣設(shè)備電路的各種參數(shù)或采取保護(hù)措施來(lái)限制電路的火花放電能量取保護(hù)措施來(lái)限制電路的火花放電能量和熱能，使其在正常工作和規(guī)定的故障和熱能，使其在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下，產(chǎn)生的電火花的熱效應(yīng)均不能狀態(tài)下，產(chǎn)生的電火花的熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃周圍環(huán)境的爆炸性混合物，從而實(shí)點(diǎn)燃周圍環(huán)境的爆炸性混合物，從而實(shí)現(xiàn)了電氣防爆?，F(xiàn)了電氣防爆。這種電氣設(shè)備的電路本身就具有防爆性這種電氣設(shè)備的電路本身就具有防爆性能，也就是從能，也就是從“本質(zhì)本質(zhì)”上就是安全的，上就是安全的，故稱為本質(zhì)安全型（本安型）。故稱為本質(zhì)安全型（本安型）。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線17CUMTCUMT

17、監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)內(nèi)容，包括：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)內(nèi)容，包括： n FFFF通信協(xié)議；通信協(xié)議；n 用于完成開(kāi)放互連模型中第用于完成開(kāi)放互連模型中第2 27 7層通信協(xié)議的通信棧層通信協(xié)議的通信棧(Communication Stack)(Communication Stack)；n 用于描述設(shè)備特征、參數(shù)、屬性及操作接口的用于描述設(shè)備特征、參數(shù)、屬性及操作接口的DDLDDL設(shè)備描述語(yǔ)設(shè)備描述語(yǔ)言、設(shè)備描述字典；言、設(shè)備描述字典；n 用于實(shí)現(xiàn)測(cè)量、控制、工程量轉(zhuǎn)換等應(yīng)用功能的功能塊、實(shí)現(xiàn)用于實(shí)現(xiàn)測(cè)量、控制、工程量轉(zhuǎn)換等應(yīng)用功能的功能塊、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)

18、、調(diào)度、管理等功能的系統(tǒng)軟件技術(shù)；系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)度、管理等功能的系統(tǒng)軟件技術(shù)；n 以及構(gòu)筑集成自動(dòng)化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。以及構(gòu)筑集成自動(dòng)化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線18CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線 (2) LonWorks n LonWorks是又一具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。它是由美國(guó)是又一具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。它是由美國(guó)Echelon公司推出并由它與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo)，于公司推出并由它與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo)，于1990年正式公布而形成的。年正式公布而形成的。n 它采用了它采用了ISOOSI模型的全部

19、七層通訊協(xié)議，采用了面向?qū)δＰ偷娜科邔油ㄓ崊f(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置象的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置，其通信速率從，其通信速率從300bps至至15Mbps不等，直接通信距離可達(dá)不等，直接通信距離可達(dá)2700m(78kbps，雙絞線，雙絞線)。n 支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控通信介質(zhì)，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。制網(wǎng)絡(luò)。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線19CUMT

20、CUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 集成芯片中有集成芯片中有3個(gè)個(gè)8位位CPU，一個(gè)用于完成開(kāi)放互連模型中第，一個(gè)用于完成開(kāi)放互連模型中第1和第和第2層的功能，稱為媒體訪問(wèn)控制處理器，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問(wèn)的層的功能，稱為媒體訪問(wèn)控制處理器，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問(wèn)的控制與處理。控制與處理。n 第二個(gè)用于完成第第二個(gè)用于完成第36層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變量的尋址、處理、背景診斷、路徑選擇、軟件計(jì)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)管變量的尋址、處理、背景診斷、路徑選擇、軟件計(jì)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)管理，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信控制，收發(fā)數(shù)據(jù)包等。理，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信控制，收發(fā)數(shù)據(jù)包等。n 第三個(gè)是應(yīng)用處理器，執(zhí)

21、行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。芯片中第三個(gè)是應(yīng)用處理器，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。芯片中還具有存儲(chǔ)信息緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn)還具有存儲(chǔ)信息緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn)CPU之間的信息傳遞，并作為之間的信息傳遞，并作為網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。 LonWorks技術(shù)所采用的技術(shù)所采用的LonTalk協(xié)議被封裝在稱之協(xié)議被封裝在稱之為為Neuron的神經(jīng)元芯片中而得以實(shí)現(xiàn)。的神經(jīng)元芯片中而得以實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線20CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線(3) PROFIBUS n PROFIBUSPROFIBUS是德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DINl9245DIN

22、l9245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170EN50170的現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)?？偩€標(biāo)準(zhǔn)。n 由由PROFIBUS-FMSPROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP，PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA組成了組成了PROFIBUSPROFIBUS系列。系列。n DPDP型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。的應(yīng)用。n FMSFMS意為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，意為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，PROFIBUS-FMSPROFIBUS-FMS適用于紡織、樓宇自動(dòng)適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開(kāi)關(guān)等?；?、

23、可編程控制器、低壓開(kāi)關(guān)等。n 而而PAPA型則是用于過(guò)程自動(dòng)化的總線類型，它遵從型則是用于過(guò)程自動(dòng)化的總線類型，它遵從IECll58IECll582 2標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線21CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 該項(xiàng)技術(shù)是由西門(mén)子公司為主的十幾家德國(guó)公司、研究所共該項(xiàng)技術(shù)是由西門(mén)子公司為主的十幾家德國(guó)公司、研究所共同推出的。同推出的。n 它采用了它采用了OSIOSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。FMSFMS還采用了應(yīng)用還采用了應(yīng)用層。層。n 傳輸速率為傳輸速率為9 9，6kbps6kbps12Mbps12Mbps，最大傳輸距

24、離在，最大傳輸距離在12Mbps12Mbps時(shí)為時(shí)為lOOmlOOm，1 15Mhps5Mhps時(shí)為時(shí)為400m400m，可用中繼器延長(zhǎng)至，可用中繼器延長(zhǎng)至10km10km。其傳輸。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜。最多可掛接介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜。最多可掛接127127個(gè)站點(diǎn)。個(gè)站點(diǎn)。可實(shí)現(xiàn)總線供電與本質(zhì)安全防爆?？蓪?shí)現(xiàn)總線供電與本質(zhì)安全防爆。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線22CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線 (4) CAN n CAN是控制局域網(wǎng)絡(luò)是控制局域網(wǎng)絡(luò)(Control Area Network)的簡(jiǎn)稱，的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó)最早由德國(guó)BOSCH公

25、司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。n CAN協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開(kāi)放系統(tǒng)互連模型基礎(chǔ)上的，只協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開(kāi)放系統(tǒng)互連模型基礎(chǔ)上的，只取取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層。底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層。n 信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線。通信速率最高可達(dá)信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線。通信速率最高可達(dá)1Mbps40m，直接傳輸，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km5kbps?？蓲旖釉O(shè)備數(shù)最多可達(dá)?？蓲旖釉O(shè)備

26、數(shù)最多可達(dá)110個(gè)。個(gè)。 n CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，因而傳個(gè)，因而傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。輸時(shí)間短，受干擾的概率低。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線23CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線 (5)HART n HART是是Highway Addressable Remote Transducer的縮寫(xiě)。的縮寫(xiě)。n 最早由最早由Rosemount公司開(kāi)發(fā)并得到八十多家著名儀表公司的支公司開(kāi)發(fā)并得到八十多家著名儀表公司的支持，于持，于1993年成立了年成立了HART通信基金會(huì)。通信基金會(huì)。n 這種

27、被稱為可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，這種被稱為可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，其特其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬系點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的過(guò)渡性產(chǎn)品，統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的過(guò)渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過(guò)渡時(shí)因而在當(dāng)前的過(guò)渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，得到了較快發(fā)展。期具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，得到了較快發(fā)展。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線24CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線它規(guī)定了一系列命令，按命令方式工作。它有三類命令：它規(guī)定了一系列命令，按命令方式工作。它有三類命令：n

28、 第一類稱為通用命令，第一類稱為通用命令，這是所有設(shè)備都理解、執(zhí)行的命令；這是所有設(shè)備都理解、執(zhí)行的命令；n 第二類稱為一般行為命令，第二類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所提供的功能可以在許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(盡管不是全部盡管不是全部)中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能庫(kù)；庫(kù)；n 第三類稱為特殊設(shè)備命令，第三類稱為特殊設(shè)備命令，以便在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，以便在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，這類命令既可以在基金會(huì)中開(kāi)放使用，又可以為開(kāi)發(fā)此命令的這類命令既可以在基金會(huì)中開(kāi)放使用，又可以為開(kāi)發(fā)此命令的公司所獨(dú)有。公司所獨(dú)有。n 在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

29、中通?？砂l(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類命令。在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中通?？砂l(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類命令。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線25CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線5 控制器局域網(wǎng)總線控制器局域網(wǎng)總線 CAN5.1 5.1 CAN的性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn)n CAN(Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。n CANCAN最初是由德國(guó)的最初是由德國(guó)的BOSCHBOSCH公司為汽車監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)公司為汽車監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。而設(shè)計(jì)的。n 世界上一些著名的汽車制造廠商，如世界上一些著名的汽車制造廠商，如BENZ(奔馳奔馳)、BMW(寶馬寶馬)、PO

30、RSCHE(保時(shí)捷保時(shí)捷)、ROLLS-ROYCE(勞斯萊斯勞斯萊斯)和和JAGUAR(美洲豹美洲豹)等都已開(kāi)始采等都已開(kāi)始采用用CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線26CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n CAN為多主方式工作，為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無(wú)需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。從，通信方式靈活，且無(wú)需站地址等節(jié)點(diǎn)

31、信息。利利用這一特點(diǎn)可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。用這一特點(diǎn)可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。n CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)最多可在不同的實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)最多可在134ms內(nèi)得到傳輸。內(nèi)得到傳輸。其特點(diǎn)可概括如下：其特點(diǎn)可概括如下：監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線27CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，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)當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)地退向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)地退出發(fā)送，而最

32、高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳出發(fā)送，而最高優(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。輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間。n CAN只需通過(guò)只需通過(guò)報(bào)文濾波報(bào)文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多即可實(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)，無(wú)需專門(mén)點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無(wú)需專門(mén)的的“調(diào)度調(diào)度”。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線28CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n CAN上的上的節(jié)點(diǎn)數(shù)節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)可達(dá)110個(gè)；個(gè)；報(bào)文標(biāo)識(shí)符可達(dá)報(bào)文標(biāo)識(shí)符可達(dá)2032種種(CA

33、N2.0A)，而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)(CAN2.0B)的報(bào)文標(biāo)識(shí)符幾乎不受限的報(bào)文標(biāo)識(shí)符幾乎不受限制。制。n 采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，具采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯(cuò)效果。有極好的檢錯(cuò)效果。n CAN的每幀信息都有的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線29CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。選擇靈活。n CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸

34、出節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線30CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線5.2.1 5.2.1 CAN的一些基本概念的一些基本概念 n 報(bào)文報(bào)文 總線上的信息以不同格式的報(bào)文發(fā)送，但長(zhǎng)總線上的信息以不同格式的報(bào)文發(fā)送，但長(zhǎng)度有限制。當(dāng)總線開(kāi)放時(shí)，任何連接的單元均可度有限制。當(dāng)總線開(kāi)放時(shí)，任何連接的單元均可開(kāi)始發(fā)送一個(gè)新報(bào)文。開(kāi)始發(fā)送一個(gè)新報(bào)文。 n 信息路由信息路由 在在CAN系統(tǒng)中，一個(gè)系統(tǒng)中，一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的任何信息統(tǒng)

35、結(jié)構(gòu)的任何信息(如站地址如站地址)。這里包含一些重。這里包含一些重要概念：要概念： 系統(tǒng)靈活性系統(tǒng)靈活性-節(jié)點(diǎn)可在不要求所有節(jié)點(diǎn)及其應(yīng)節(jié)點(diǎn)可在不要求所有節(jié)點(diǎn)及其應(yīng)用層改變?nèi)魏诬浖蛴布那闆r下，被接于用層改變?nèi)魏诬浖蛴布那闆r下，被接于CAN網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線31CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文通信報(bào)文通信-每每個(gè)報(bào)文的內(nèi)容由個(gè)報(bào)文的內(nèi)容由其標(biāo)識(shí)符其標(biāo)識(shí)符ID命名。命名。ID并不并不指出報(bào)文的目的，但描述數(shù)據(jù)的含義，以便網(wǎng)絡(luò)中指出報(bào)文的目的，但描述數(shù)據(jù)的含義，以便網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)有可能借助報(bào)文濾波決定該數(shù)據(jù)是否使的所有節(jié)點(diǎn)有可能借助報(bào)文

36、濾波決定該數(shù)據(jù)是否使它們激活。它們激活。成組成組-由于采用了報(bào)文濾波，所有節(jié)點(diǎn)均可接收?qǐng)?bào)文，由于采用了報(bào)文濾波，所有節(jié)點(diǎn)均可接收?qǐng)?bào)文，并同時(shí)被相同的報(bào)文激活。并同時(shí)被相同的報(bào)文激活。 數(shù)據(jù)相容性數(shù)據(jù)相容性-在在CAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以確保報(bào)文同時(shí)被所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以確保報(bào)文同時(shí)被所有節(jié)點(diǎn)或者沒(méi)有節(jié)點(diǎn)接收，因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相容性節(jié)點(diǎn)或者沒(méi)有節(jié)點(diǎn)接收，因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相容性是借助于成組和出錯(cuò)處理達(dá)到的。是借助于成組和出錯(cuò)處理達(dá)到的。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線32CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 位速率位速率 CAN的數(shù)據(jù)傳輸率在不同的系統(tǒng)中是不同的數(shù)據(jù)傳輸率在不同的系統(tǒng)中

37、是不同的，而在一個(gè)給定的系統(tǒng)中，此速度是唯一的，并的，而在一個(gè)給定的系統(tǒng)中，此速度是唯一的，并且是固定的。且是固定的。n 優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán) 在總線訪問(wèn)期間，標(biāo)識(shí)符定義了一個(gè)報(bào)文在總線訪問(wèn)期間，標(biāo)識(shí)符定義了一個(gè)報(bào)文靜態(tài)的優(yōu)先權(quán)。靜態(tài)的優(yōu)先權(quán)。 n 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求 通過(guò)發(fā)送一個(gè)遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的通過(guò)發(fā)送一個(gè)遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請(qǐng)求另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀，節(jié)點(diǎn)可以請(qǐng)求另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀與對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程幀以相同標(biāo)識(shí)符該數(shù)據(jù)幀與對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程幀以相同標(biāo)識(shí)符ID命名。命名。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線33CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 多

38、主站多主站 當(dāng)總線開(kāi)放時(shí)，任何單元均可開(kāi)始發(fā)送報(bào)文，發(fā)當(dāng)總線開(kāi)放時(shí)，任何單元均可開(kāi)始發(fā)送報(bào)文，發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的單元，以贏得總線訪問(wèn)權(quán)。送具有最高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的單元，以贏得總線訪問(wèn)權(quán)。n 仲裁仲裁 當(dāng)總線開(kāi)放時(shí)，任何單元均可開(kāi)始發(fā)送報(bào)文，若當(dāng)總線開(kāi)放時(shí)，任何單元均可開(kāi)始發(fā)送報(bào)文，若同時(shí)有兩個(gè)或更多的單元開(kāi)始發(fā)送，總線訪問(wèn)沖突運(yùn)用同時(shí)有兩個(gè)或更多的單元開(kāi)始發(fā)送，總線訪問(wèn)沖突運(yùn)用逐位仲裁規(guī)則，借助標(biāo)識(shí)符逐位仲裁規(guī)則，借助標(biāo)識(shí)符ID解決。解決。 這種仲裁規(guī)則可以使信息和時(shí)間均無(wú)損失。若具有這種仲裁規(guī)則可以使信息和時(shí)間均無(wú)損失。若具有相同標(biāo)識(shí)符的一個(gè)數(shù)據(jù)幀和一個(gè)遠(yuǎn)程幀同時(shí)發(fā)送，數(shù)據(jù)相同標(biāo)識(shí)符的一個(gè)

39、數(shù)據(jù)幀和一個(gè)遠(yuǎn)程幀同時(shí)發(fā)送，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線34CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 檢測(cè)錯(cuò)誤的措施包括：檢測(cè)錯(cuò)誤的措施包括： 發(fā)送自檢、發(fā)送自檢、 循環(huán)冗余校驗(yàn)、循環(huán)冗余校驗(yàn)、 位填充、位填充、 報(bào)文格式檢查。報(bào)文格式檢查。 錯(cuò)誤檢測(cè)具有如下特性：錯(cuò)誤檢測(cè)具有如下特性： 所有全局性錯(cuò)誤均可被檢測(cè)；所有全局性錯(cuò)誤均可被檢測(cè)； 發(fā)送器的所有局部錯(cuò)誤均可被檢測(cè)；發(fā)送器的所有局部錯(cuò)誤均可被檢測(cè)； 報(bào)文中的多至報(bào)文中的多至5個(gè)隨機(jī)分布錯(cuò)誤均可被檢測(cè)；個(gè)隨機(jī)分布錯(cuò)誤均可被檢測(cè)； 報(bào)文中長(zhǎng)度小于報(bào)文中長(zhǎng)度小于15的突發(fā)性錯(cuò)誤均可被檢

40、測(cè)；的突發(fā)性錯(cuò)誤均可被檢測(cè)； 報(bào)文中任何奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤均可被檢測(cè)。報(bào)文中任何奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤均可被檢測(cè)。n安全性安全性 為獲得盡可能高的數(shù)據(jù)傳送安全性，在每個(gè)為獲得盡可能高的數(shù)據(jù)傳送安全性，在每個(gè)CAN節(jié)節(jié)點(diǎn)中均設(shè)有錯(cuò)誤檢測(cè)、標(biāo)定和自檢的強(qiáng)有力措施。點(diǎn)中均設(shè)有錯(cuò)誤檢測(cè)、標(biāo)定和自檢的強(qiáng)有力措施。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線35CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 出錯(cuò)標(biāo)注和恢復(fù)時(shí)間出錯(cuò)標(biāo)注和恢復(fù)時(shí)間 已損報(bào)文由檢出錯(cuò)誤的任何節(jié)點(diǎn)已損報(bào)文由檢出錯(cuò)誤的任何節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注。這樣的報(bào)文將失效，并自動(dòng)進(jìn)行重發(fā)送。如進(jìn)行標(biāo)注。這樣的報(bào)文將失效，并自動(dòng)進(jìn)行重發(fā)送。如果不存在新的錯(cuò)誤，自檢出錯(cuò)誤至

41、下一個(gè)報(bào)文開(kāi)始發(fā)送果不存在新的錯(cuò)誤，自檢出錯(cuò)誤至下一個(gè)報(bào)文開(kāi)始發(fā)送的恢復(fù)時(shí)間最多為的恢復(fù)時(shí)間最多為29個(gè)位時(shí)間。個(gè)位時(shí)間。 n 故障界定故障界定 CAN節(jié)點(diǎn)有能力識(shí)別永久性故障和短暫擾動(dòng)節(jié)點(diǎn)有能力識(shí)別永久性故障和短暫擾動(dòng)，可自動(dòng)關(guān)閉故障節(jié)點(diǎn)。，可自動(dòng)關(guān)閉故障節(jié)點(diǎn)。n 連接連接 CAN串行通信鏈路是一條眾多單元均可被連接的串行通信鏈路是一條眾多單元均可被連接的總線，理論上，單元數(shù)目是無(wú)限的，實(shí)際上，單元總數(shù)總線，理論上，單元數(shù)目是無(wú)限的，實(shí)際上，單元總數(shù)受限于延遲時(shí)間和受限于延遲時(shí)間和(或或)總線的電氣負(fù)載。總線的電氣負(fù)載。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線36CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)

42、總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 應(yīng)答應(yīng)答 所有接收器均對(duì)接收?qǐng)?bào)文的相容性進(jìn)行檢查，回所有接收器均對(duì)接收?qǐng)?bào)文的相容性進(jìn)行檢查，回答一個(gè)相容報(bào)文，并標(biāo)注一個(gè)不相容報(bào)文。答一個(gè)相容報(bào)文，并標(biāo)注一個(gè)不相容報(bào)文。n 睡眠方式及喚醒睡眠方式及喚醒 為降低系統(tǒng)功耗，為降低系統(tǒng)功耗，CAN器件可被置于器件可被置于無(wú)任何內(nèi)部活動(dòng)的睡眠方式，相當(dāng)于未連接總線的驅(qū)動(dòng)無(wú)任何內(nèi)部活動(dòng)的睡眠方式，相當(dāng)于未連接總線的驅(qū)動(dòng)器。器。 睡眠狀態(tài)借助任何總線激活或者系統(tǒng)的內(nèi)部條件被睡眠狀態(tài)借助任何總線激活或者系統(tǒng)的內(nèi)部條件被喚醒而告終。喚醒而告終。監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線37CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總

43、線5.2.2 5.2.2 CAN節(jié)點(diǎn)的分層結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路子層接收濾波超載通知恢復(fù)管理圖5-1 CAN的分層結(jié)構(gòu)和功能媒體訪問(wèn)控制子層數(shù)據(jù)封裝/拆裝幀編碼（填充/解除填充）媒體訪問(wèn)管理錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)出錯(cuò)標(biāo)定應(yīng)答串行化/解除串行化物理層位編碼/解碼位定時(shí)同步（驅(qū)動(dòng)器/接收器特性）故障界定總線故障管理監(jiān)控器監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線38CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線5.2.3 5.2.3 報(bào)文傳送及其幀結(jié)構(gòu)報(bào)文傳送及其幀結(jié)構(gòu) n 在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，發(fā)出報(bào)文的單元稱為該報(bào)文的在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，發(fā)出報(bào)文的單元稱為該報(bào)文的發(fā)送器。發(fā)送器。n 對(duì)于發(fā)送器而言，

44、如果直到幀結(jié)束末尾一直未出錯(cuò)，則對(duì)于發(fā)送器而言，如果直到幀結(jié)束末尾一直未出錯(cuò)，則對(duì)于發(fā)送器報(bào)文有效。對(duì)于發(fā)送器報(bào)文有效。如果報(bào)文受損，將允許按照優(yōu)先如果報(bào)文受損，將允許按照優(yōu)先權(quán)順序自動(dòng)重發(fā)送。為了能同其他報(bào)文進(jìn)行總線訪問(wèn)競(jìng)權(quán)順序自動(dòng)重發(fā)送。為了能同其他報(bào)文進(jìn)行總線訪問(wèn)競(jìng)爭(zhēng)，總線一旦空閑，重發(fā)送立即開(kāi)始。爭(zhēng)，總線一旦空閑，重發(fā)送立即開(kāi)始。n 對(duì)于接收器而言，如果直到幀結(jié)束的最后一位一直未出對(duì)于接收器而言，如果直到幀結(jié)束的最后一位一直未出錯(cuò)，則對(duì)于接收器報(bào)文有效。錯(cuò)，則對(duì)于接收器報(bào)文有效。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線39CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線 構(gòu)成一幀的幀

45、起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)和構(gòu)成一幀的幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)和CRC序列均借助位填充規(guī)則進(jìn)行編碼。序列均借助位填充規(guī)則進(jìn)行編碼。n 當(dāng)發(fā)送器在發(fā)送的位流中檢測(cè)到當(dāng)發(fā)送器在發(fā)送的位流中檢測(cè)到5位連續(xù)的相同數(shù)位連續(xù)的相同數(shù)值時(shí)，將自動(dòng)地在實(shí)際發(fā)送的位流中插入一個(gè)補(bǔ)碼值時(shí)，將自動(dòng)地在實(shí)際發(fā)送的位流中插入一個(gè)補(bǔ)碼位。位。n 數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的其余位場(chǎng)采用固定格式，不進(jìn)行數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的其余位場(chǎng)采用固定格式，不進(jìn)行填充。出錯(cuò)幀和超載幀同樣是固定格式，也不進(jìn)行填充。出錯(cuò)幀和超載幀同樣是固定格式，也不進(jìn)行位填充。位填充。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線40CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控

46、系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 報(bào)文傳送由報(bào)文傳送由4種不同類型的幀表示和控制：種不同類型的幀表示和控制： 1 1、數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)由發(fā)送器至接收器；攜帶數(shù)據(jù)由發(fā)送器至接收器； 2 2、遠(yuǎn)程幀遠(yuǎn)程幀通過(guò)總線單元發(fā)送，以請(qǐng)求發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的通過(guò)總線單元發(fā)送，以請(qǐng)求發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀；數(shù)據(jù)幀； 3 3、出錯(cuò)幀出錯(cuò)幀由檢測(cè)出總線錯(cuò)誤的任何單元發(fā)送；由檢測(cè)出總線錯(cuò)誤的任何單元發(fā)送； 4 4、超載幀超載幀用于提供當(dāng)前的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀的附加延遲。用于提供當(dāng)前的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀的附加延遲。n 數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀借助幀間空間與當(dāng)前幀分開(kāi)。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀借助幀間空間與當(dāng)前幀分開(kāi)。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總

47、線41CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線5.2.3.1 5.2.3.1 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀 n 數(shù)據(jù)幀由數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同的位場(chǎng)組成，個(gè)不同的位場(chǎng)組成，即幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)即幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、據(jù)場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)和幀結(jié)束。場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)和幀結(jié)束。數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度可為數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度可為0。CAN2.0A數(shù)據(jù)幀的組成如圖數(shù)據(jù)幀的組成如圖5-2所示。所示。 幀間空間幀間空間數(shù)據(jù)幀仲裁場(chǎng)控制場(chǎng)CRC場(chǎng)ACK場(chǎng)幀起始幀結(jié)束或超載幀數(shù)據(jù)場(chǎng)圖5-2 數(shù)據(jù)幀組成監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線42CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 在在CAN 2.0B中存在兩種不同

48、的幀格式，其主要區(qū)別在于標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度中存在兩種不同的幀格式，其主要區(qū)別在于標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度，具有具有11位標(biāo)識(shí)符的幀稱為標(biāo)準(zhǔn)幀，而包括位標(biāo)識(shí)符的幀稱為標(biāo)準(zhǔn)幀，而包括29位標(biāo)識(shí)符的幀稱為擴(kuò)展位標(biāo)識(shí)符的幀稱為擴(kuò)展幀。幀。標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。所示。 SOF標(biāo)準(zhǔn)格式仲裁場(chǎng)控制場(chǎng)11位標(biāo)識(shí)符數(shù)據(jù)場(chǎng)DLCRTRIDEr0圖5-3 標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀SOF11位標(biāo)識(shí)符18位標(biāo)識(shí)符DLC擴(kuò)展格式仲裁場(chǎng)控制場(chǎng)數(shù)據(jù)場(chǎng)SRRIDERTRr0r1監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線43CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n (1)幀起始幀起

49、始(SOF)標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，它僅由一個(gè)顯位標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，它僅由一個(gè)顯位構(gòu)成。構(gòu)成。只有在總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，才允許站開(kāi)始發(fā)送。所有只有在總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，才允許站開(kāi)始發(fā)送。所有站都必須同步于首先開(kāi)始發(fā)送的那個(gè)站的幀起始前沿。站都必須同步于首先開(kāi)始發(fā)送的那個(gè)站的幀起始前沿。n (2)仲裁場(chǎng)由標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位仲裁場(chǎng)由標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位(RTR)組成。組成。仲裁場(chǎng)如圖仲裁場(chǎng)如圖5-4所示。所示。幀間空間幀起始仲裁場(chǎng)標(biāo)識(shí)符RTR位控制場(chǎng)圖5-4 仲裁場(chǎng)組成監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線44CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n 為區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)

50、展格式，將為區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，將CAN2.0A標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)中的r1改記改記為為IDE位。在擴(kuò)展格式中，先發(fā)送基本位。在擴(kuò)展格式中，先發(fā)送基本ID，其后是，其后是IDE位和位和SRR位。擴(kuò)展位。擴(kuò)展ID在在SRR位后發(fā)送。（圖位后發(fā)送。（圖5-35-3）CAN的性能的性能特點(diǎn)特點(diǎn)CAN的技術(shù)的技術(shù)規(guī)范規(guī)范CAN總線有總線有關(guān)器件介紹關(guān)器件介紹SOF標(biāo)準(zhǔn)格式仲裁場(chǎng)控制場(chǎng)11位標(biāo)識(shí)符數(shù)據(jù)場(chǎng)DLCRTRIDEr0圖5-3 標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀SOF11位標(biāo)識(shí)符18位標(biāo)識(shí)符DLC擴(kuò)展格式仲裁場(chǎng)控制場(chǎng)數(shù)據(jù)場(chǎng)SRRIDERTRr0r1監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線45CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)

51、與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線 數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼DLC3DLC2DLClDLC0012345678ddddddddrddddrrrrdddrrddrrddrdrdrdrdCAN的性能的性能特點(diǎn)特點(diǎn)CAN的技術(shù)的技術(shù)規(guī)范規(guī)范CAN總線有總線有關(guān)器件介紹關(guān)器件介紹監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線46CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線5.2.6 5.2.6 CAN總線媒體裝置特性總線媒體裝置特性 n CAN技術(shù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范2.0B遵循遵循ISOOSI標(biāo)準(zhǔn)模型，標(biāo)準(zhǔn)模型，分為邏輯鏈路分為邏輯鏈路層和物理層。層和物理層。n 其物理層包括位編碼解碼、位定時(shí)及同步等內(nèi)容，但對(duì)其物理

52、層包括位編碼解碼、位定時(shí)及同步等內(nèi)容，但對(duì)總線媒體裝置，諸如驅(qū)動(dòng)器接收器特性未作規(guī)定，以便總線媒體裝置，諸如驅(qū)動(dòng)器接收器特性未作規(guī)定，以便在具體應(yīng)用中進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在具體應(yīng)用中進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。n 在在1993年形成的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)年形成的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS011898中對(duì)基于雙絞線的中對(duì)基于雙絞線的CAN總線媒體裝置特性做了建議?？偩€媒體裝置特性做了建議。 CAN的性能的性能特點(diǎn)特點(diǎn)CAN的技術(shù)的技術(shù)規(guī)范規(guī)范CAN總線有總線有關(guān)器件介紹關(guān)器件介紹監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線47CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線n ISO 11898建議的電氣連接如圖建議的電氣連接如圖5-13所示，

53、這里，將連接于總所示，這里，將連接于總線的每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為電子控制裝置線的每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為電子控制裝置(ECU)?？偩€每個(gè)末端均接總線每個(gè)末端均接有以有以RL表示的抑制反射的終端負(fù)載電阻，表示的抑制反射的終端負(fù)載電阻，而位于而位于ECU內(nèi)部的內(nèi)部的RL應(yīng)予取消?？偩€驅(qū)動(dòng)可采用單線上拉、單線下拉或雙線驅(qū)應(yīng)予取消?？偩€驅(qū)動(dòng)可采用單線上拉、單線下拉或雙線驅(qū)動(dòng)，接收采用差分比較器。動(dòng)，接收采用差分比較器。CAN的性能的性能特點(diǎn)特點(diǎn)CAN的技術(shù)的技術(shù)規(guī)范規(guī)范CAN總線有總線有關(guān)器件介紹關(guān)器件介紹監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線48CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線終 端 電 阻C A N模

54、 塊 n C C nVC C nVC A N模 塊 2C CV2C CVLR總 線C A N模 塊 1C CV1C CV圖 5 - 1 3 I S O 1 1 8 9 8 建 議 的 電 氣 連 接CAN的性能的性能特點(diǎn)特點(diǎn)CAN的技術(shù)的技術(shù)規(guī)范規(guī)范CAN總線有總線有關(guān)器件介紹關(guān)器件介紹監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線49CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線5.3 CAN總線有關(guān)器件介紹總線有關(guān)器件介紹n CAN總線的突出優(yōu)點(diǎn)使其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，總線的突出優(yōu)點(diǎn)使其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，這使得許多器件廠商竟相推出各種這使得許多器件廠商竟相推出各種CAN總

55、線器件產(chǎn)品，已逐總線器件產(chǎn)品，已逐步形成系列。而豐富廉價(jià)的步形成系列。而豐富廉價(jià)的CAN總線器件又進(jìn)一步促進(jìn)了總線器件又進(jìn)一步促進(jìn)了CAN總線應(yīng)用的迅速推廣?？偩€應(yīng)用的迅速推廣。n 目前，目前，CAN已不僅是應(yīng)用于某些領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線，它正已不僅是應(yīng)用于某些領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線，它正在成為微控制器的系統(tǒng)擴(kuò)展及多機(jī)通信接口。表在成為微控制器的系統(tǒng)擴(kuò)展及多機(jī)通信接口。表5-10列出了一列出了一些主要的些主要的CAN總線產(chǎn)品?？偩€產(chǎn)品。 CAN的性能的性能特點(diǎn)特點(diǎn)CAN的技術(shù)的技術(shù)規(guī)范規(guī)范CAN總線有總線有關(guān)器件介紹關(guān)器件介紹監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線50CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線

56、監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線制造商產(chǎn)品型號(hào)器件功能及特點(diǎn)INTEL82526825278XC196CA/CBCAN通信控制器，符合CAN2.0CAN通信控制器，符合CAB2.0B擴(kuò)展的8XC196+CAN通信控制器，符合CAN2.0BPHILIPS82C200SJA10008XC5928XCE59882C15082C250P51XA-C3CAN通信控制器，符合CAN2.0ACAN通信控制器，符合通信控制器，符合CAN2.0B8XC552+CAN通信控制器，去掉了I2C，符合CAN2.0A提高了電磁兼容性的8XC592帶數(shù)字及模擬I/O的CAN總線擴(kuò)展器件，符合CAN2.0A高性能高性能CAN總線收發(fā)器總

57、線收發(fā)器16位微控制器+CAN通信控制器，符合CAN2.0BMOTOROLA68HC05X4系列系列68HC05微控制器+CAN通信控制器，符合CAN2.0ASIEMENS81C9091C167CCAN通信控制器，符合CAN2.0A微控制器+CAN通信控制器，符合CAN2.0ABNEC72005CAN通信控制器，符合CAN2.0ABSILICONS19200CAN總線收發(fā)器CAN的性能的性能特點(diǎn)特點(diǎn)CAN的技術(shù)的技術(shù)規(guī)范規(guī)范CAN總線有總線有關(guān)器件介紹關(guān)器件介紹監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線51CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線5.3.1 5.3.1 CAN通信控制器通

58、信控制器SJA1000 n CAN的通信協(xié)議主要由的通信協(xié)議主要由CAN控制器完成?？刂破魍瓿?。n CAN控制器主要由實(shí)現(xiàn)控制器主要由實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議部分和與微控制器接口部總線協(xié)議部分和與微控制器接口部分電路組成。分電路組成。n 對(duì)于不同型號(hào)的對(duì)于不同型號(hào)的CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議部分電路協(xié)議部分電路的結(jié)構(gòu)和功能大都相同，而與微控制器接口部分的結(jié)構(gòu)及方式的結(jié)構(gòu)和功能大都相同，而與微控制器接口部分的結(jié)構(gòu)及方式存在一些差異。這里主要以存在一些差異。這里主要以PHILIPS SJA1000為代表對(duì)為代表對(duì)CAN控控制器的結(jié)構(gòu)、功能及應(yīng)用加以介紹。制器的結(jié)構(gòu)、功能及應(yīng)

59、用加以介紹。 CAN的性能的性能特點(diǎn)特點(diǎn)CAN的技術(shù)的技術(shù)規(guī)范規(guī)范CAN總線有總線有關(guān)器件介紹關(guān)器件介紹監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線52CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線CAN的性能的性能特點(diǎn)特點(diǎn)CAN的技術(shù)的技術(shù)規(guī)范規(guī)范CAN總線有總線有關(guān)器件介紹關(guān)器件介紹監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線53CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線54CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線55CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線二、功能框圖二、功能框圖n SJA10

60、00的功能框圖，如圖的功能框圖，如圖6-2所示。所示。 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線56CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線57CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線58CUMTCUMT監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線6.3 CAN通信的控制通信的控制 6.3.1 控制控制SJA1000通信的基本功能和控制寄存器通信的基本功能和控制寄存器 主控制器通過(guò)應(yīng)用程序來(lái)設(shè)定主控制器通過(guò)應(yīng)用程序來(lái)設(shè)定SJA1000的功能，因此我的功能，因此我們將對(duì)們將對(duì)SJA1000進(jìn)行編程以滿足不同性能的