第五章CAN總線與基于CAN的控制網(wǎng)絡(luò)

計算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)與通信-CAN總線與基于CAN的控制網(wǎng)絡(luò)西安石油大學(xué)汪躍龍2013年10月BMW745i增加電動窗，電線增加15米；增加自動升降防夾電窗，電線增加40米年產(chǎn)10萬輛的車廠，僅電窗需150—400萬米本章內(nèi)容1、CAN總線概述2、CAN通信控制器3、工控領(lǐng)域最流行的九大現(xiàn)場總線第一節(jié)、CAN總線概述1.簡介CAN總線（ControllerAreaNetwork）◆

CAN是德國Bosch公司從20世紀(jì)初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，1993年11月國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO正式頒布了關(guān)于CAN總線的ISO11898標(biāo)準(zhǔn)，目前CAN得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域1.簡介--CAN

技術(shù)的發(fā)展歷史1991PhilipSemiconductors制定CAN技術(shù)規(guī)范CAN2.0A,CAN2.0B。德國博世（BOSCH）公司是倡導(dǎo)者1986年在汽車工程協(xié)會(SAE)大會上提出傳輸?shù)膱笪母鶕?jù)報文的內(nèi)容識別汽車、機(jī)械、工業(yè)自動化，石油化工等針對汽車工業(yè)復(fù)雜的電子裝置ControllerAreaNetworkCAN發(fā)展一覽表1983:StartoftheBoschinternalprojecttodevelopanin-vehiclenetwork1986:OfficialintroductionofCANprotocol1987:FirstCANcontrollerchipsfromInterandPhilipsSemiconductors1991:Bosch'sCANspecification2.0published1991:CANKingdomCAN-basedhigher-layerprotocolintroducedbyKvaser1992:CANinAutomationinternationalusersandmanufacturersgroupestablished1992:CANinApplicationLayer(CAL)protocolpublishedbyCiA1992:FirstcarsfromMercedes-BenzusedCANnetwork1993:ISO11898standardpublished1994:FirstinternationalCANConference(iCC)organizedbyCiA1994:DeviceNetprotocolintroductionbyAllen-Bradley1995:ISO11898amendment(extendedframeformat)published1995:CANopenprotocolpublishedbyCiA2000:Developmentofthetime-triggeredcommunicationprotocolforAN(TTCAN)CAN總線的發(fā)展史汽車總線控制系統(tǒng)目前國產(chǎn)轎車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式汽車CAN總線與節(jié)點(diǎn)ECU（發(fā)動機(jī)控制器）的設(shè)計由51單片機(jī)開發(fā)的CAN節(jié)點(diǎn)的原理圖2.CAN總線的主要特點(diǎn)

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通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜和光纖，通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（5kb/s），最高速率可達(dá)1Mb/s（40m)

★用數(shù)據(jù)塊編碼方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的站地址編碼方式，用一個11位或29位二進(jìn)制數(shù)組成的標(biāo)識碼來定義211或1129個不同的數(shù)據(jù)塊，讓各節(jié)點(diǎn)通過濾波的方法分別接收指定標(biāo)識碼的數(shù)據(jù)

★網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點(diǎn)均可以主動向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，是一種多主總線，可以方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)

★網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以定義成不同的優(yōu)先級，利用接口電路中線與功能，巧妙地實(shí)現(xiàn)無破壞性的基于優(yōu)先權(quán)的仲裁

★數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)字段長度最多為8B，在每幀中都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯措施★網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能3.CAN總線的通信參考模型--網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

★CAN總線也是建立在ISO參考模型基礎(chǔ)上的，不過只采用了其中最關(guān)鍵的兩層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層4.CAN信號的位電平CAN總線只有CANH和CANL兩條介質(zhì)線，由兩者的電壓差來表示兩種狀態(tài)：顯性、隱性。兩者電壓相近為隱性。顯性態(tài)電壓差一般>2.0V參數(shù)符號單位數(shù)值條件最小值典型值最大值總線輸出電壓VCANHV2.02.53.0無負(fù)載VCANLV2.02.53.0總線差分輸出電壓VdiffmV-500050無負(fù)載內(nèi)部差分電阻RdiffKΩ10100無負(fù)載內(nèi)部電阻RinkΩ550差分輸入電壓VdiffV-1.03.0與總線斷開的ECU隱性狀態(tài)下的DC參數(shù)參數(shù)符號單位數(shù)值條件最小值典型值最大值總線輸出電壓VCANHV2.753.54.5負(fù)載60ΩVCANLV0.51.52.25差分輸出電壓VdiffV1.52.03.0負(fù)載60Ω差分輸入電壓VdiffV0.95.0負(fù)載60Ω與總線斷開的ECU顯性狀態(tài)下的DC參數(shù)參數(shù)符號單位數(shù)值條件最小值典型值最大值位時間tBs14.5內(nèi)部電容CinpF203.0內(nèi)部差分電容CdiffpF105.01Mbps與總線斷開的ECU的AC參數(shù)參數(shù)符號單位數(shù)值條件最小值典型值最大值總線共模電壓VCANHV2.57.0VCANLV-2.02.5總線差分電壓VdiffmV-120012隱性狀態(tài)下總線參數(shù)

參數(shù)符號單位數(shù)值條件最小值典型值最大值總線共模電壓VCANHV3.57.0VCANLV-2.01.5總線差分電壓VdiffmV-2.02.03.0顯性狀態(tài)下總線參數(shù)

1使用示波器檢測CAN網(wǎng)絡(luò)

高位線低位線CANH總線：對地短路2CANH總線：對正極短路3CAN總線：睡眠模式4低位線L高位線H4.CAN總線與節(jié)點(diǎn)的電氣連接120Ω終端器最好接120Ω終端器總線驅(qū)動單線上拉、單線下拉或雙線驅(qū)動電氣連接120Ω終端器上拉電阻4.CAN總線與節(jié)點(diǎn)的電氣連接ISO11898建議的電氣接CAN總線媒體裝置特性參數(shù)符號單位數(shù)值條件最小值典型值最大值

特征阻抗Z

Ω108120132單位長度電阻rmΩ/m70傳播時延ns/m5終端電阻RLΩ118120130參數(shù)符號單位數(shù)值條件最小值典型值最大值總線長度Lm040位速率：1Mbps節(jié)點(diǎn)分支長度Lm00.3節(jié)點(diǎn)距離dm040雙絞線（屏蔽或不屏蔽）電氣參數(shù)總線拓樸結(jié)構(gòu)參數(shù)5.CAN總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總線拓樸第二節(jié)CAN報文的幀的類型與結(jié)構(gòu)報文傳輸由4個不同類型的幀表示和控制：數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器?？偩€上傳輸?shù)拇蠖嗍沁@個幀。遠(yuǎn)程幀：由總線單元發(fā)出，請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）通過幀間空間與其他各幀分開。錯誤幀：任何單元一但檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀。過載幀：過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時。1CAN報文的幀的類型2.CAN技術(shù)規(guī)范——基本名詞報文：當(dāng)總線開放時，任何連接的單元均可開始發(fā)送一個新報文。

信息路由：在CAN系統(tǒng)中，一個CAN節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的任何信息(如站地址)。位速率：

CAN的數(shù)據(jù)傳輸率在不同的系統(tǒng)中是不同的，而在一個給定的系統(tǒng)中，此速度是唯一和固定的。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求：通過發(fā)送一個遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請求另一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送個相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。

多主站：當(dāng)總線開放時，任何單元均可開始發(fā)送報文發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)報文的單元，以贏得總線訪問。仲裁：當(dāng)總線開放時，任何單元均可開始發(fā)送報文，若同時有兩個或更多的單元開始發(fā)送，總線訪問沖突運(yùn)用逐位仲裁規(guī)則，借助標(biāo)識符ID解決。

安全性：為獲得盡可能高的數(shù)據(jù)傳送安全性，在每個CAN節(jié)點(diǎn)中均設(shè)有錯誤檢測、標(biāo)定和自檢的強(qiáng)有力措施。檢測錯誤的措施包括：發(fā)送自檢、循環(huán)冗余校驗(yàn)、位填充和報文格式檢查。2.CAN技術(shù)規(guī)范——基本名詞

出錯標(biāo)注和恢復(fù)時間：已損報文由能出錯誤的任何節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注。這樣的報文將失效，并自動進(jìn)行重發(fā)送。如果不存在新的錯誤，自檢出錯誤至下一個報文開始發(fā)送的恢復(fù)時間最多為29個位時間。故障界定：CAN節(jié)點(diǎn)有能力識別永久性故障和短暫擾動，可自動關(guān)閉故障節(jié)點(diǎn)。2.CAN技術(shù)規(guī)范——基本概念

總線數(shù)值表示：總線上具有兩種互補(bǔ)邏輯數(shù)值：顯性電平或隱性電平。在顯位與隱位同時發(fā)送期間，總線上數(shù)值將是顯位。

應(yīng)答：所有接收器均對接收報文的相容性進(jìn)行檢查，回答一個相容報文，并標(biāo)注一個不相容報文。

數(shù)據(jù)相容性：在CAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以確保報文同時被所有節(jié)點(diǎn)或者沒有節(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處理達(dá)到的。例如，在總線的“線與”操作情況下，顯位由邏輯“0”表示，隱位由邏輯“1”表示。2.CAN技術(shù)規(guī)范——基本概念3、數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀由7個不同的位場組成，CAN2.0A數(shù)據(jù)幀的組成:幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場、CRC場、ACK場、幀結(jié)束幀是通信數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)鏈路層上的組織方式，他的長度不固定，是將上層數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝后形成的一中數(shù)據(jù)形式.幀包括三部分：幀頭，數(shù)據(jù)部分，幀尾。其中，幀頭和幀尾包含一些必要得控制信息，比如同步信息、地址信息、差錯控制信息等.在CAN2.0B存在兩種不同的數(shù)據(jù)幀格式:

標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀各個部分的含義②、仲裁場由標(biāo)識符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位(RTR)組成。顯位顯位ID10-ID011位標(biāo)識符①、幀起始(SOF)，它僅由一個顯位構(gòu)成。SOF-StartOfFrame注：ID10-ID4，高7不能全為隱位（2）數(shù)據(jù)幀ID10~ID0ID28~ID0標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式標(biāo)準(zhǔn)格式識別符的長度為11位，相當(dāng)于擴(kuò)展格式的基本ID（BaseID）。這些位按ID-10到ID-0的順序發(fā)送。最低位是ID-0。7個最高位（ID-10ID-4）必須不能全是“隱性”。擴(kuò)展格式識別符和標(biāo)準(zhǔn)格式形成對比，數(shù)據(jù)幀與擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀的仲裁場比較，擴(kuò)展格式由29位組成。其格式包含兩個部分：11位基本ID、18位擴(kuò)展ID?；綢D包括11位，它按ID-28到ID-18的順序發(fā)送。它相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)識別符的格式?；綢D定義擴(kuò)展幀的基本優(yōu)先權(quán)。擴(kuò)展ID：擴(kuò)展ID包括18位。它按ID-17到ID-0順序發(fā)送。標(biāo)準(zhǔn)幀里，識別符其后是RTR位。RTR的全稱為“遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（RemoteTransmissionRequestBIT）”。SRR是一隱性位。它在擴(kuò)展格式的標(biāo)準(zhǔn)幀RTR位位置，因此代替標(biāo)準(zhǔn)幀的RTR位。因此，標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀的沖突是通過標(biāo)準(zhǔn)幀優(yōu)先于擴(kuò)展幀這一途徑得以解決的，擴(kuò)展幀的基本ID如同標(biāo)準(zhǔn)幀的識別符。IDE的全稱是“識別符擴(kuò)展位（IdentifierExtensionBit）”標(biāo)準(zhǔn)格式里的IDE位為“顯性”，而擴(kuò)展格式里的IDE位為“隱性”。（3）、控制場數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目數(shù)據(jù)長度碼DLC3DLC2DLC1DLC00dddd1dddr2ddrd3ddrr4drdd5drdr6drrd7drrr8rddd右圖為數(shù)據(jù)長度碼中數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目編碼控制場由6個位組成，r1,r0保留，DLC0~DLC3表示數(shù)據(jù)字節(jié)的多少DLC-DataLengthCoded表示隱性，即“1”r顯性，“0”（5）、CRC場：對幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場進(jìn)行CRC編碼的余數(shù)

（4）數(shù)據(jù)場由0~8個字節(jié)組成(6)、應(yīng)答場

(7)、幀結(jié)束

每個數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由7個隱位組成的標(biāo)志序列界定。1隱位1隱位7隱位1位4、遠(yuǎn)程幀遠(yuǎn)程幀由6個不同分位場組成：幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)束。特點(diǎn)：1、不存在數(shù)據(jù)場；2、仲裁場中RTR為隱位；3、控制場中DLC對應(yīng)數(shù)據(jù)場中的DLC，但無意義。CAN遠(yuǎn)程幀是一個空數(shù)據(jù)場的幀，關(guān)鍵是在它的ID場和遠(yuǎn)程幀標(biāo)志位，當(dāng)遠(yuǎn)程幀標(biāo)志位（RTR）為1時他就是遠(yuǎn)程幀，數(shù)據(jù)場必須為空。被請求節(jié)點(diǎn)通過ID場的辨識來響應(yīng)，然后發(fā)送被請求的幀到總線上。例如，控制模塊

需要知道車門的狀態(tài)，一個遠(yuǎn)程幀過去，車門子系統(tǒng)把自己的狀態(tài)發(fā)回來5、出錯幀錯誤標(biāo)志：對于“錯誤激活”節(jié)點(diǎn)，活動錯誤標(biāo)志，6個連續(xù)的顯位對于“錯誤認(rèn)可”節(jié)點(diǎn)，認(rèn)可錯誤標(biāo)志，6個連續(xù)的隱位8隱位6-12顯位錯誤幀由兩個不同的場組成。第一個場用是不同站提供的錯誤標(biāo)志（ERRORFLAG）的疊加。第二個場是錯誤界定符。檢測到任何一個節(jié)點(diǎn)出錯，即于下一位開始發(fā)送錯誤幀，通知發(fā)送端停止發(fā)送。6、超載幀存在兩種導(dǎo)致發(fā)送超載標(biāo)志的超載條件：1.要求延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的接收器的內(nèi)部條件；2.在間歇場檢測到顯位。（3個隱位）當(dāng)某接收節(jié)點(diǎn)因內(nèi)部原因要求緩發(fā)下一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀時，向總線發(fā)出超載幀。7、幀間空間不管是何種幀(數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀）均以幀間空間的位場分開。在超載幀和出錯幀前面沒有幀間空間，并且多個超載幀前面也不被幀間空間分隔。8.位填充規(guī)則應(yīng)用場合：構(gòu)成一幀的幀起始、仲裁場、控制場、CRC序列填充規(guī)則：當(dāng)發(fā)送器在發(fā)送的位流中檢測到連續(xù)的5個相同數(shù)值時，將自動在發(fā)送的位流中插入一個補(bǔ)碼位。注意事項(xiàng)：數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的其余位場，出錯幀和超載幀采用固定格式。第三節(jié)CAN通信的錯誤類型與出錯界定發(fā)送器：在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，發(fā)出報文的單元稱為該報文的發(fā)送器。該單元在總線空閑或丟失仲裁前恒為發(fā)送器。接收器：如果一個單元不是報文發(fā)送器，并且總線不處于空閑狀態(tài)，則該單元為接收器。出錯發(fā)送器：接收器：發(fā)出的報文如果直到幀的結(jié)束的最后一位一直未出錯，則有效。否則，為出錯。接收的報文如果直到幀的結(jié)束的最后一位一直未出錯，則有效。否則，為出錯。CAN總線5種錯誤類型(1)位錯誤：向總線送出一位的某個單元同時也在監(jiān)視總線，當(dāng)監(jiān)視到總線位數(shù)值與送出的位數(shù)值不同時，則在該位時刻檢測到一個位錯誤。(2)填充錯誤：在應(yīng)使用位填充方法進(jìn)行編碼的報文中，出現(xiàn)了第6個連續(xù)相同的位電平時，將檢出一個位填充錯誤。

數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀：SOF、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場、CRC序列(3)CRC錯誤：接收器計算結(jié)果與接收到的CRC序列不相同，則檢出一個CRC錯誤。(4)形式錯誤：當(dāng)固定形式的位場中出現(xiàn)一個或多個非法位時，則檢出一個形式錯誤。(5)應(yīng)答錯誤：在應(yīng)答間隙，發(fā)送器未檢測到顯位時，則由它檢出一個應(yīng)答錯誤。應(yīng)答場組成當(dāng)檢測到CRC錯誤時，出錯標(biāo)志在應(yīng)答定界符后面那一位開始發(fā)送，除非其他出錯條件的錯誤標(biāo)志已經(jīng)開始發(fā)送。檢測到出錯條件的站通過發(fā)送錯誤標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)任何站檢出位錯誤、填充錯誤、形式錯誤、應(yīng)答錯誤時，由該站在下一位開始送出錯誤標(biāo)志。CAN總線單元三種故障狀態(tài)總線關(guān)閉：總線關(guān)閉狀態(tài)不允許單元對總線有任何影響(如輸出驅(qū)動器關(guān)閉)。錯誤激活(erroractive)：錯誤激活單元可以照常參與總線通信，并且當(dāng)檢測到錯誤時，送出一個活動錯誤標(biāo)志。錯誤認(rèn)可(errorpassive)：不允許錯誤認(rèn)可節(jié)點(diǎn)送出活動錯誤標(biāo)志，它可參與總線通信，但當(dāng)檢測到錯誤時，只能送出認(rèn)可錯誤標(biāo)志。并且發(fā)送后仍被錯誤認(rèn)可，直到下次發(fā)送初始比。幾種總線可能的故障故障界定發(fā)送出錯計數(shù)接收出錯計數(shù)為了界定故障，在每個總線單元中都設(shè)有兩種計數(shù)：總線故障的影響總線故障描述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)規(guī)范性質(zhì)一個節(jié)點(diǎn)從總線斷開其余節(jié)點(diǎn)繼續(xù)通信推薦性一個節(jié)點(diǎn)丟失電源其余節(jié)點(diǎn)以降低的信噪比繼續(xù)通信推薦性一個節(jié)點(diǎn)丟失接地其余節(jié)點(diǎn)以降低的信噪比繼續(xù)通信推薦性任何接地屏蔽連接損壞所有節(jié)點(diǎn)繼續(xù)通信推薦性開路和短路故障1.CAN_斷開2.CAN_L斷開3.CAN_H與電源電壓端接4.CAN_L與地端接5.CAN_H與地端接6.CAN_L與電源電壓端接7.CAN_L線與.CAN_H線端接8.CAN_H和.CAN_L線在同一位置斷開9.丟失一個終端網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)以降低的信噪比繼續(xù)通信推薦性在整個系統(tǒng)內(nèi)停止工作可選性含有終端電阻的子系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)通信可選性所有節(jié)點(diǎn)以降低的信噪比繼續(xù)通信可選性第四節(jié)、CAN總線通信控制器注CAN總線有關(guān)器件介紹CAN的通信協(xié)議主要由CAN控制器完成。CAN控制器主要由2部分電路組成:1、實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議部分2、與微控制器接口部分對于不同型號的CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)CAN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)及方式存在些差異。通信控制器-SAJ1000的功能框圖主要CAN總線器件產(chǎn)品制造商產(chǎn)品型號器件功能及特點(diǎn)INTEL82526825278XC196CA/CBCAN通信控制器，符合CAN2.0ACAN通信控制器，符合CAN2.0B擴(kuò)展的8XC196+CAN通信控制器，符合CAN2.0BPHILIPS82C2008XC5928XCE59882C15082C250P51XA-C3CAN通信控制器，符合CAN2.0A8XC552+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CAN總線收發(fā)器16位微控制器+CAN通信控制器，符合CAN2.0AMOTOROLA68HC05X4系列68HC05微控制器+CAN通信控制器，符合CAN2.0ASINENS81C90/91C167CCAN通信控制器，符合CAN2.0A微控制器+CAN通信控制器，符合CAN2.0ANEC72005CAN通信控制器，符合CAN2.0ASILIONISI9200CAN總線收發(fā)器通信控制器82C200位定時`邏輯通信控制器82C200結(jié)構(gòu)接收緩存器0和1：均由10個字節(jié)組成，交替存儲由總線接收的報文，當(dāng)一個緩存器被分配給CPU時，位流處理器可以對另一個進(jìn)行寫操作。發(fā)送緩存器：它由10個字節(jié)存儲單元組成，存儲由微控制器寫入，將被發(fā)送到CAN總線的報文。接口管理邏輯：它接收來自微控制器的命令，分配控制信息緩存器，并為微控制器提供中斷和狀態(tài)信息。位流處理器：它是一個控制發(fā)送緩存器和接收緩存器(并行數(shù)據(jù))與CAN總線(串行數(shù)據(jù))之間數(shù)據(jù)流的序列發(fā)送器.位定時邏輯：它將82c200同步于CAN總線上的位流收發(fā)邏輯：用來控制輸出驅(qū)動器。錯誤管理邏輯：它按照CAN協(xié)議完成錯誤界定。82C200地址分配82C200的地址域由控制段和報文緩存器組成；在初始化加載階段，控制段可被編程以配置通信參數(shù)，CAN總線上的通信可通過此段由CPU控制。被發(fā)送的報文必須寫入發(fā)送緩存器，成功接收后，微控制器可從接收緩存器讀取報文。然后釋放，準(zhǔn)備下次使用?？刂萍拇嫫鞴δ芪环柮Q數(shù)值功能CR.7CR.6CR.5CR.4CR.3CR.2CR.1CR.0TMS—OIEEIETIERIERR測試方式同步——超載中斷開放出錯中斷開放發(fā)送中斷開放接收中斷開放復(fù)位請求高(開放)低(禁止)高(單沿)低(雙沿)——高(開放)低(禁止)高(開放)低(禁止)高(開放)低(禁止)高(開放)低(禁止)高(常態(tài))低(非常態(tài))82C200進(jìn)入測試方式，（正常運(yùn)行不可能）正常運(yùn)行方式總線由隱性到顯性跳變及相反用于重同步僅由隱性顯性跳變用于重同步保留若數(shù)據(jù)超載位置位，微控制器接收一個超載中斷信號控制器不能從82C200接收超載中斷信號若出錯或總線狀態(tài)改變，微控制器接收一個中斷信號微控制器不能接收出錯中斷信號當(dāng)一個報文被成功發(fā)送或發(fā)送緩存器可再次被訪問時82C200不向微控制器發(fā)送一次中斷信號82C200不向微控制器發(fā)送中斷信號當(dāng)一個報文被無錯誤接收，82C200向微控制器發(fā)送一次中斷信號82C200不向微控制器發(fā)送接收中斷信號復(fù)位請求監(jiān)測在82C200中得到當(dāng)前報文發(fā)送或接收夭折并進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)在復(fù)位請求位由高至低跳變時，82C200返回其正常運(yùn)行狀態(tài)命令寄存各位器功能位符號名稱數(shù)值功能CMR.7CMR.6CMR.5CMR.4CMR.3CMR.2CMR.1CMR.0———GTSCOSRRBATTR——————進(jìn)入睡眠狀態(tài)清除超載狀態(tài)釋放接收緩存器夭折發(fā)送發(fā)送請求——————高(睡眠)低(喚醒)高(清除)低(無作用)高(釋放)低(禁止)高(常態(tài))低(非常態(tài))高(常態(tài))低(非常態(tài))保留保留保留若由82C200掛起的或外部源掛起的微控制器無中斷信號及不存在總線活動，則進(jìn)入睡眠狀態(tài)82C200功能正常數(shù)據(jù)超載狀態(tài)位被置為低電平無作用微控制器的接收緩存被釋放無作用若進(jìn)程未準(zhǔn)備好，掛起的中斷請求被忽略無作用報文將被發(fā)送無作用狀態(tài)寄存各位器功能位符號名稱數(shù)值功能SR.7SR.6SR.5SR.4SR.3SR.2SR.1SR.0BSESTSRSTCSTBSDORBS總線狀態(tài)錯誤狀態(tài)發(fā)送狀態(tài)接收狀態(tài)發(fā)送完成狀態(tài)發(fā)送緩存器訪問數(shù)據(jù)超載接收緩存器狀態(tài)高(脫離)低(在線)高(出錯)低(正常)高(發(fā)送)低(空閑)高(接收)低(空閑)高(完成)低(未完)高(釋放)低(鎖定)高(超載)低(未超載)高(滿)低(空)總線活動中不包括82C200總線活動中包括82C200至少有一個錯誤計數(shù)器已經(jīng)達(dá)到告警極限兩個計數(shù)器均未達(dá)到告警極限82C200正在發(fā)送一個報文沒有發(fā)送報文82C200正在接收一個報文沒有接收報文上一次請求的發(fā)送已經(jīng)完成先前請求的發(fā)送尚未完成微控制器可以向發(fā)送緩存器寫入報文微控制器不能訪問TBF，報文正在等待發(fā)送或正在發(fā)送過程中當(dāng)接收緩存器已滿且另一報文的第一字節(jié)應(yīng)被存儲時，該位被置高給定清除超載命令以來，未發(fā)生數(shù)據(jù)超載當(dāng)新報文有效時，該位被置位自上次釋放接收緩存器命令位被置位后，沒有有效報文中斷寄存各位器功能位符號名稱數(shù)值功能IR.7IR.6IR.5IR.4IR.3IR.2IR.1IR.0———WUIOIEITIRI——————喚醒中斷超載中斷出錯中斷發(fā)送中斷接收中斷——————高(置位)低(復(fù)位)高(置位)低(復(fù)位)高(置位)低(復(fù)位)高(置位)低(復(fù)位)高(置位)低(復(fù)位)保留保留保留當(dāng)脫離睡眠方式時，喚醒中斷位為高通過微控制器讀訪問中斷寄存器,喚醒中斷位被復(fù)位若接收緩存器已有報文，且另一報文的第一字節(jié)應(yīng)被存儲（已通過驗(yàn)收），同時，超載中斷開放位為高（開放），此位被置為高通過微控制器讀訪問中斷寄存器，超載中斷位被復(fù)位若出錯中斷開放位為高，當(dāng)錯誤狀態(tài)或總線狀態(tài)位改變時，此位被置位通過微控制器讀訪問中斷寄存器，申請中斷位被復(fù)位在發(fā)送緩存器訪問位向低至高改變（釋放），且發(fā)送中斷開放位為高（開放）時，此位被置位在微控制器讀訪問中斷寄存器后，發(fā)送中斷位被置位當(dāng)接收緩存器中斷報文為有效，且接收中斷開放位為高（開放）時，此位被置位通過微控制器讀訪問中斷寄存器，接收中斷位被自動復(fù)位寄存器類型位功能影響控制寄存器CR.7調(diào)試方式低（禁止）命令寄存器CMR.4CMR.3CMR.2CMR.1CMR.0進(jìn)入睡眠狀態(tài)清除超載狀態(tài)釋放接收緩存器夭折發(fā)送發(fā)送請求低（喚醒）高（清除）高（釋放）低（非常態(tài)）低（非常態(tài)）狀態(tài)寄存器SR.7SR.6SR.5SR.4SR.3SR.2SR.1SR.0總線狀態(tài)出錯狀態(tài)發(fā)送狀態(tài)接收狀態(tài)發(fā)送完成狀態(tài)發(fā)送緩存器訪問數(shù)據(jù)超載接收緩存器狀態(tài)低（總線在線）低（未出錯）低（空閑）低（空閑）高（完成）高（釋放）低（非常態(tài)）低（空）中斷寄存器IR.3IR.1IR.0超載中斷發(fā)送中斷接收中斷低（復(fù)位）低（復(fù)位）低（復(fù)位置復(fù)位請求位為高時，對CR，CMR，SR和IR各位的影響其它控制段寄存器驗(yàn)收碼寄存器ACR驗(yàn)收屏蔽寄存器AMR總線定時寄存器BTR0總線定時寄存器BTR1輸出控制寄存器OCR測試寄存器發(fā)送緩存層該緩存區(qū)用于存儲由微控制器送至82C200的被發(fā)送報文。它分為描述符和數(shù)據(jù)場。發(fā)送緩存器可借助微控制器寫入或讀出。發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)目由數(shù)據(jù)長度碼決定。地址單元12中的數(shù)據(jù)字節(jié)1的最高位將首先被發(fā)送。地址D7D6D5D4D3D2D1D0DSCR110ID.10ID.9ID.8ID.7ID.6ID.5ID.4ID.311ID.2ID.1ID.0RTRDLC.3DLC.2DLC.1DLC.0接收緩存層接收緩存器各字節(jié)定義與發(fā)送緩存器相同，只是起始位不同。接收緩存器有兩個物理地址．對應(yīng)于同一個邏輯地址空間。至于微控制器訪問哪一個物理區(qū)域，由82C200內(nèi)部接口管理邏輯確定。Intel82527CAN通信控制器Intel82527CAN通信控制器82527可通過并行總線與各種微控制器，也可通過串行口與無并行總線的微控制器接口。82527是一種可按CAN規(guī)程完成串行通信的高集成度器件;82527是支持CAN規(guī)程2.0B標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展報文格式的第一個器件。82527具有一個強(qiáng)功能的CPU接口,它可靈活地與不同的CPU接口?？商峁?5個8字節(jié)數(shù)據(jù)長度的報文目標(biāo)。82527還具有實(shí)現(xiàn)報文濾波的全局屏蔽功能帶有CAN總線接口的微控制器及I/O器件CAN總線上的節(jié)點(diǎn)既可以是基于微控制器的智能節(jié)點(diǎn)，如：8位微控制器P8XC592：Philips16位微控制器87C196CA/CB及P51XA—C3CAN總線上的節(jié)點(diǎn)也可以是具有CAN接口的I／O器件：82C150即是—種具有CAN總線接口的模擬和數(shù)字I／O器件。CAN總線收發(fā)接口電路82C25082C250是CAN控制器與物理總線之間的接口，它最初是為汽車高速通信(最高達(dá)1Mbps)的應(yīng)用而設(shè)計的。器件可以提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。第五節(jié)、集成有CAN總線通信控制功能的dsPIC30Fxxxx單片機(jī)的CAN通信dsPIC30F4011的引腳dsPIC30F4011的CAN發(fā)送、接收寄存器發(fā)送寄存器接收寄存器dsPIC30F4011的CAN協(xié)議引擎原理dsPIC30F與MCP2551高速CAN收發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)MCP2551高速CAN收發(fā)器原理結(jié)構(gòu)圖MCP2551引腳圖dsPIC30F與MCP2551高速CAN收發(fā)器的連接電路dsPIC30F4011的CAN模塊控制寄存器C1CTRL位名稱作用說明Bit15TSTAMPCAN報文接收使能位1Enable0禁止bit14未用0Bit13CSIDL空閑模式停止位在空閑模式時，1CAN模塊停止工作，0繼續(xù)bit12ABAT終止所有的發(fā)送

位1終止所有發(fā)送緩存器等待的發(fā)送，0無作用bit11CANCKSCAN主時鐘選擇位1CAN主時鐘為

Fcy0為4倍的

Fcybit10~bit8REQOP請求工作模式111監(jiān)聽模式

100配置模式

010環(huán)回模式001禁止模式

000正常模式bit7~bit5OPMODE當(dāng)前實(shí)際工作模式同上bit4未用0bit3~bit1ICODE中斷標(biāo)志編碼111喚醒中斷

110RXB0中斷

101RXB0中斷100TXB0中斷

011TXB1中斷

010TXB2中斷001錯誤中斷

000無中斷bit0未用0dsPIC30F4011的CAN發(fā)送緩存器狀態(tài)控制寄存器C1TXnCONn=3，即TXB0、TXB1、TXB2位名稱作用說明bit15~bit7未用0bit6TXABT報文終止位1報文被終止0未被終止注：當(dāng)TXREQ置位時，被清0bit5TXALRB報文丟失仲裁位1報文在發(fā)送過程中失去仲裁0報文在發(fā)送過程中不失去仲裁注：當(dāng)TXREQ置位時，被清0bit4TXERR發(fā)送錯誤檢測位1=報文在發(fā)送時發(fā)生總線錯誤0=報文在發(fā)送時未發(fā)生總線錯誤注：當(dāng)TXREQ置位時，被清0bit3TXREQ報文發(fā)送請求位1=請求發(fā)送0=當(dāng)TXREQ置位時將終止報文發(fā)送，否則無作用bit2未用0bit1~bit0TXPRI報文發(fā)送優(yōu)先級位11最高10中高01中低00最低dsPIC30F4011的CAN通信設(shè)計

電路設(shè)計程序設(shè)計主要模塊初始化發(fā)送接收dsPIC30F4011的CAN模塊基本上是一個完全CAN控制器件,用硬件實(shí)現(xiàn)了大部分CAN協(xié)議,包括接收過濾和報文管理。在實(shí)現(xiàn)三緩沖報文發(fā)送時,初始狀態(tài)可將三個發(fā)送緩沖器裝載不同的報文,同時排隊(duì)等待發(fā)送。當(dāng)節(jié)點(diǎn)贏得總線仲裁時,優(yōu)先級高的報文先發(fā)送,剩下的兩個緩沖器繼續(xù)排隊(duì)等待。當(dāng)?shù)谝粋€緩沖器發(fā)送完成后,第二個緩沖器開始發(fā)送,第三個緩沖器繼續(xù)等待,同時,第一個緩沖器中斷CPU,CPU向其裝載新的報文,并置位TXREQ啟動發(fā)送排隊(duì)等待,這個過程直至設(shè)定的報文發(fā)送完畢,節(jié)點(diǎn)釋放總線。當(dāng)下一次贏得總線仲裁時,重復(fù)上述過程。即：程序設(shè)計的內(nèi)容為設(shè)置控制寄存器、將需要傳送的數(shù)據(jù)放入緩沖器；或看看接收緩存器有沒有數(shù)據(jù)，有則取之，如此而已。CAN模塊初始化流程圖PIC_CAN_INIT://CAN模塊初始化MOVLB0X0FMOVLWB.10000000.//將CAN模塊設(shè)置為配置模式MOVWFCANCONPIC_CAN_CONFIG:MOVFCANSTAT,0ANDLWB.11100000.MOVLB0X01MOVWFSET_MODE_TEMPMOVLWB.10000000.CPFSEQSET_MODE_TEMPGOTOPIC_CAN_CONFIGSET_BAUD_RATE://設(shè)置波特率,,SET_BUFFER0_MASK://設(shè)置緩沖區(qū)1的屏蔽碼,,SET_BUFFER0_FILTER://設(shè)置緩沖區(qū)1的濾波碼,,SET_BUFFER1_MASK://設(shè)置緩沖區(qū)2的屏蔽碼,,SET_BUFFER1_FILTER://設(shè)置緩沖區(qū)2的濾波碼,,MOVLWB.10000000.//將CAN模塊設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)通信模式MOVWFCANCONPIC_CAN_NORMAL://將CAN模塊設(shè)置為普通模式MOVFCANSTAT,0ANDLWB.11100000.MOVLB0X01MOVWFSET_MODE_TEMPMOVLWB.10000000.CPFSEQSET_MODE_TEMPGOTOPIC_CAN_NORMALRETURNCAN模塊初始化信息的發(fā)送由CAN控制器根據(jù)CAN協(xié)議自動完成,用戶需將發(fā)送信息按特定格式存入相應(yīng)寄存器,并置位命令寄存器TXBxCON的/發(fā)送請求0標(biāo)志TXREQ。發(fā)送處理可通過中斷處理或查詢狀態(tài)標(biāo)志進(jìn)行控制。本子程序采用查詢方式進(jìn)行發(fā)送。當(dāng)PIC30F4011發(fā)送數(shù)據(jù)時,發(fā)送緩沖區(qū)對寫操作鎖定。這樣,CPU必須檢查相應(yīng)TXBxCON的/發(fā)送狀態(tài)0標(biāo)志TXREQ,以確定是否可將新信息放入發(fā)送緩沖區(qū)。CAN數(shù)據(jù)發(fā)送編程CAN_SEND:MOVLB0X0FBTFSSTXB0CON,TXREQ//判斷發(fā)送緩沖區(qū)1是否空GOTOSEND0BTFSCTXB1CON,TXREQ//判斷發(fā)送緩沖區(qū)2是否空GOTOSEND1BTFSCTXB2CON,TXREQ//判斷發(fā)送緩沖區(qū)3是否空GOTOSEND2GOTOCAN_RECEIVE_ENDSEND0:MOVLB0X0FBSFTXB0CON,0//將發(fā)送緩沖區(qū)1設(shè)為高優(yōu)先級BSFTXB0CON,1,,//將ID標(biāo)識符及數(shù)據(jù)長度等信息寫入相應(yīng)寄存器TXB0SIDH、TXB0SIDL、TXB0DLCSEND0_LOOP://將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入發(fā)送寄存器TXB0D0~TXBOD7,,SEND1://寫TXB1D0~TXB1D7,,SEND1_LOOP:,,SEND2://寫TXB2D0~TXB2D7,,SEND2_LOOP:,,BSFTXB2CON,TXREQ//置位/發(fā)送請求0標(biāo)志GOTOCAN_SEND_ENDCAN_SEND_END:RETURN接收子程序負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)報文的接收和其他情況的處理。接收子程序比發(fā)送子程序復(fù)雜,因?yàn)樵谔幚斫邮請笪倪^程中,同時要對諸如總線脫離、錯誤報警、接收溢出等情況進(jìn)行處理。接收處理可通過中斷處理或查詢狀態(tài)標(biāo)志進(jìn)行控制,本子程序采用查詢方式進(jìn)行接收。CPU必須檢查相應(yīng)寄存器RXBxCON的/接收狀態(tài)0標(biāo)志RXFUL,以確定接收緩沖區(qū)是否有新信息。CAN數(shù)據(jù)接收編程CAN_RECEIVE:MOVLB0X0FBTFSCRXB0CON,RXFUL//判斷是否緩沖區(qū)1有數(shù)據(jù)GOTORECEIVE0BTFSCRXB1CON,RXFUL//判斷是否緩沖區(qū)2有數(shù)據(jù)GOTORECEIVE1GOTOCAN_RECEIVE_ENDRECEIVE0:BTFSCCOMSTAT,RXB0OVFL//判斷是否緩沖區(qū)1溢出GOTORECEIVE_RX0OVFLRECEIVE0_LOOP://接收緩沖區(qū)1數(shù)據(jù),,RECEIVE_RX0OVFL://緩沖區(qū)1溢出處理,,GOTOCAN_RECEIVE_ENDRECEIVE1:BTFSCCOMSTAT,RXB1OVFL//判斷是否緩沖區(qū)2溢出GOTORECEIVE_RX1OVFLRECEIVE1_LOOP://接收緩沖區(qū)2數(shù)據(jù),,RECEIVE_RX1OVFL://緩沖區(qū)2溢出處理,,GOTOCAN_RECEIVE_ENDCAN_RECEIVE_END:RETURN思考題中斷方式的發(fā)送、接收編程？第六節(jié)、工控領(lǐng)域最流行的九大現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展趨勢低速現(xiàn)場總線：運(yùn)行速率較低，對網(wǎng)絡(luò)性能要求不是很高的領(lǐng)域高速現(xiàn)場總線：

控制網(wǎng)內(nèi)的連接，連接PLC,計算機(jī)等智能程度較高領(lǐng)域FF現(xiàn)場總線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化功能塊設(shè)備描述系統(tǒng)集成技術(shù)系統(tǒng)測試技術(shù)

（FieldbusFoundation）FF總線（FieldbusFoundation）◆

FF（現(xiàn)場總線基金會）是國際公認(rèn)的唯一不附屬于某企業(yè)的公正非商業(yè)化的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，其宗旨是制定統(tǒng)一的現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)，無專利許可要求，可供任何人使用

◆

FF總線由低速FF_H1和高速FF_HSE組成，其協(xié)議規(guī)范建立在OSI參考模型之上

FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)★FF_H1：以O(shè)SI參考模型為基礎(chǔ)的四層結(jié)構(gòu)模型，采用令牌總線介質(zhì)訪問技術(shù)，用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備連接★FF_HSE：采用基于Ethernet(IEEE802.3)+TCP/IP的六層結(jié)構(gòu)，主要用于制造業(yè)（離散控制）自動化以及邏輯控制、批處理和高級控制等場合FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)◆

FF總線的優(yōu)點(diǎn)：

—設(shè)備互操作性

—改善的過程數(shù)據(jù)

—對進(jìn)程更多的了解

—提高工廠設(shè)備安全性能，滿足日益嚴(yán)格的控制設(shè)備安全要求

—提供預(yù)測性維護(hù)能力

—大大減少了網(wǎng)絡(luò)安裝費(fèi)用FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)LonWorks現(xiàn)場總線（LocalOperatingNetworks）現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn)通信介質(zhì)通信協(xié)議

LonWorks現(xiàn)場總線（LocalOperatingNetworks）◆

LonWorks是1991年美國Echelon公司推出的通用總線，它提供了完整的端到端的控制系統(tǒng)解決方案，可同時應(yīng)用在裝置級、設(shè)備級、工廠級等任何一層總線中，并提供實(shí)現(xiàn)開放性互操作控制系統(tǒng)所需的所有組件，使控制網(wǎng)絡(luò)可以方便地與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫集成LonWorks現(xiàn)場總線◆LonTalk通信協(xié)議是LonWorks技術(shù)的核心，它提供了OSI參考模型的全部7層服務(wù)，并固化于Neuron芯片

LonWorks現(xiàn)場總線

★物理層

—支持多種傳輸介質(zhì)，不同的介質(zhì)通過路由器實(shí)現(xiàn)互聯(lián)

—支持總線型、環(huán)型、樹型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)LonWorks現(xiàn)場總線

★數(shù)據(jù)鏈路層

—采用改進(jìn)的改進(jìn)的帶預(yù)測的CSMA/CD算法，減少沖突的出現(xiàn)，提高傳輸效率

—支持優(yōu)先級★網(wǎng)絡(luò)層

—網(wǎng)絡(luò)地址采用域（255個子網(wǎng)）、子網(wǎng)（127個節(jié)點(diǎn)）、節(jié)點(diǎn)三層結(jié)構(gòu)支持大網(wǎng)

—每個神經(jīng)元芯片有唯一的48位ID地址LonWorks現(xiàn)場總線

★傳送層、會話層

—四類報文服務(wù)：確認(rèn)、請求/響應(yīng)、重復(fù)/非確認(rèn)重復(fù)、非確認(rèn)

—支持網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證★表示層

—采用網(wǎng)絡(luò)變量作表示層數(shù)據(jù)，簡化分布式應(yīng)用的編程★應(yīng)用層

—用NeuronC語言在神經(jīng)元芯片中編程LonWorks現(xiàn)場總線◆

LonWorks的神經(jīng)元芯片

★芯片內(nèi)有3個8位CPU，使用CMOSCLSI技術(shù)高度集成，集采集、控制于一體：

—第1個CPU為介質(zhì)訪問控制MAC處理器，處理LonTalk協(xié)議的第一層和第二層

—第2個CPU為網(wǎng)絡(luò)處理器，處理LonTalk協(xié)議的第三層到第六層

—第3個CPU為應(yīng)用處理器，實(shí)現(xiàn)LonTalk協(xié)議的第七層，執(zhí)行用戶編寫的代碼及用戶代碼所調(diào)用的操作系統(tǒng)服務(wù)

★L(fēng)onWorks網(wǎng)絡(luò)上的裝置都必須有1個神經(jīng)元芯片

★L(fēng)onTalk的6層已經(jīng)在購買的神經(jīng)元芯片中完成，用戶只需編寫應(yīng)用程序LonWorks現(xiàn)場總線◆

LonWorks的操作系統(tǒng)LNS

★采用多客戶/多服務(wù)器結(jié)構(gòu)，提供了功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理平臺，完成一系列網(wǎng)絡(luò)管理功能

★通過內(nèi)含的TCP/IP功能，可完成Infranet與Internet、Intranet的無縫集成

★L(fēng)NS的分層結(jié)構(gòu)（裝置級采用LonWorks、系統(tǒng)級采用TCP/IP）允許數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)相互利用彼此信息LonWorks現(xiàn)場總線◆

LonWorks控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

★系統(tǒng)具有無中心控制的真正分布式控制節(jié)點(diǎn)模式，使控制節(jié)點(diǎn)盡量靠近被控設(shè)備

★開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有良好的互操作性

★系統(tǒng)組態(tài)靈活，重新構(gòu)造或修改配置很任意，增加或減少控制節(jié)點(diǎn)不必改變網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)

★控制節(jié)點(diǎn)間可通過多種通信媒體連接，組網(wǎng)簡單，成本大大降低

★系統(tǒng)整體可靠性高，控制節(jié)點(diǎn)故障只影響與其相連的設(shè)備，不會造成系統(tǒng)或子系統(tǒng)癱瘓

★網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議已固化在控制節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，節(jié)點(diǎn)編程簡單，應(yīng)用開發(fā)周期大大縮短

★系統(tǒng)總體成本降低，升級改造費(fèi)用低LonWorks現(xiàn)場總線Profibus現(xiàn)場總線Profibus-DPProfibus-FMSProfibus-PAProfibus現(xiàn)場總線（ProcessFieldbus）◆

Profibus是德國20世紀(jì)90年代制定的國家工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其應(yīng)用領(lǐng)域包括加工制造、過程和建筑自動化，如今已成為國際化的開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，即EN50170歐洲標(biāo)準(zhǔn)

◆

Profibus是一種不依賴于廠家的開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，采用Profibus標(biāo)準(zhǔn)后，不同廠商所生產(chǎn)的設(shè)備不需對其接口進(jìn)行特別調(diào)整就可通信。Profibus為多主從結(jié)構(gòu)，可方便地構(gòu)成集中式、集散式和分布式控制系統(tǒng)Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)◆針對不同的應(yīng)用場合，Profibus分為3個系列：

★

Profibus-DP（DecentralizedPeriphery）：用于傳感器和執(zhí)行器級的高速數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率可達(dá)12Mb/s，一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)，主站、從站間采用循環(huán)數(shù)據(jù)傳送方式工作Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)★

Profibus-PA（ProcessAutomation）：用于安全性要求較高的場合，它具有本質(zhì)安全特性，是Profibus的過程自動化解決方案，將自動化系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備連接起來，代替了4～20mA模擬信號傳輸技術(shù)Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)★

Profibus-FMS（

FieldbusMessageSpecification）：用于車間級智能主站間通用的通信，它提供了大量的通信服務(wù)，用以完成以中等傳輸速度進(jìn)行的循環(huán)和非循環(huán)的通信任務(wù)Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)

★Profibus-FMS：定義了第一、二、七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（FieldbusMessageSpecification，F(xiàn)MS）和低層接口（LowerLayerInterface，LLI）

—FMS：向用戶提供了可選用的通信服務(wù)

— LLI：協(xié)調(diào)通信關(guān)系，提供第二層訪問接口

★Profibus-DP：定義了第一、二層和用戶接口，用戶接口規(guī)定了設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明設(shè)備行為

★Profibus-PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的Profibus-DP協(xié)議，根據(jù)IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，支持本征安全性和總線供電Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)

★Profibus的物理層：提供三種類型的傳輸技術(shù)

—DP和FMS的RS485傳輸：采用屏蔽雙絞銅線，傳輸速率為9.6Kbit/s~12Mbit/s，每分段32個站（不帶中繼），可多到127個站（帶中繼）

—PA的IEC1158-2傳輸：支持本征安全和總線供電，傳送數(shù)據(jù)以31.25Kbit/s調(diào)制供電電壓，采用藕合器將IEC1158-2與RS-485連接

—光纖FO：在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用，采用專用總線插頭轉(zhuǎn)換RS-485信號和光纖導(dǎo)體信號Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)

★Profibus的數(shù)據(jù)鏈路層

－DP、FMS、PA的數(shù)據(jù)鏈路層相同－采用主從結(jié)構(gòu)，主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從傳送方式Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)CAN現(xiàn)場總線低速現(xiàn)場總線：運(yùn)行速率較低，對網(wǎng)絡(luò)性能要求不是很高的領(lǐng)域高速現(xiàn)場總線：

控制網(wǎng)內(nèi)的連接，連接PLC,計算機(jī)等智能程度較高領(lǐng)域DeviceNet現(xiàn)場總線用于構(gòu)建底層控制網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由嵌入了CAN通信控制器芯片的設(shè)備組成設(shè)備層現(xiàn)場總線DeviceNet◆

DeviceNet是20世紀(jì)90年代中期發(fā)展起來的一種基于CAN技術(shù)的開放型、符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)。它通過一根電纜將PLC、傳感器、光電開關(guān)、操作員終端、電動機(jī)、軸承座、變頻器和軟啟動器等現(xiàn)場智能設(shè)備連接起來，是分布式控制系統(tǒng)減少現(xiàn)場I/O接口和布線樹立、