基于CAN總線的測控網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)

本科畢業(yè)設計（論文）基于CAN的工業(yè)監(jiān)控通訊THESUPERVISE-CONTROLANDCOMMUNICATIONBASEDONCAN畢業(yè)設計（論文）任務書班級2005級機械1班學生姓名某某某學號發(fā)題日期：2009年2月23日完成日期：6月12日題目基于CAN的工業(yè)監(jiān)控通訊 1、本論文的目的、意義：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)，是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程監(jiān)控與調度自動化系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控中心和遠動終端（RTU）需要進行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，CAN總線作為國際標準現(xiàn)場總線之一，也越來越多地應用在工業(yè)控制領域。利用CAN接口可以向CAN總線接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對CAN智能節(jié)點的監(jiān)測與控制。2、學生應完成的任務：（1）了解CAN總線的工作原理和相關的技術和協(xié)議。自行查閱有關資料，查閱的參考文獻不少于30篇，其中外文期刊資料不少于5篇。（2）熟悉并運用iCAN實驗教學開發(fā)平臺，實現(xiàn)單節(jié)點數(shù)據(jù)自發(fā)自收和雙方數(shù)據(jù)收發(fā)等相關通訊實驗。（3）基于CAN總線技術，選用合適的iCAN功能模塊，構建CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)。（4）用VC++程序設計語言編制上位機程序，連接CAN總線并實現(xiàn)控制功能；調試、測試程序，以驗證其功能。（5）撰寫畢業(yè)設計說明書（論文）不少于二萬八千字。畢業(yè)論文要介紹CAN技術規(guī)范及協(xié)議、構成iCAN網(wǎng)絡各部件、上位機軟件的開發(fā)、原理及流程圖、開發(fā)技巧和難點的解決等。3、論文各部分內容及時間分配：（共15周）第一部分 查詢參考文獻，資料，翻譯外文資料。(2周)第二部分 畢業(yè)實習、調研。(1周)第三部分 根據(jù)iCAN實驗，了解和熟悉iCAN通信機理。(3周)第四部分 編寫程序源代碼，完成通信方案的詳細設計。(5周)第五部分 調試、測試程序，整理文檔資料，對關鍵程序行的注釋。(2周)第六部分 撰寫畢業(yè)論文（設計說明書）。(1周)評閱及答辯 (1周)備注指導教師： 年月日審批人： 年月日摘要數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)，是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程監(jiān)控與調度自動化系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控中心和遠動終端（RTU）需要進行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，CAN總線作為國際標準現(xiàn)場總線之一，并且逐漸占據(jù)總線領導地位，由于具有可靠性高、成本低、容易實現(xiàn)、協(xié)議完全透明、可擴展性強、組建系統(tǒng)非常靈活等優(yōu)點，在現(xiàn)場總線的實際工程應用中占據(jù)了較大的份額，并且CAN總線已經(jīng)廣泛應用于汽車電子、工業(yè)控制、小區(qū)智能監(jiān)控等領域。利用CAN接口可以向CAN總線接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對CAN智能節(jié)點的監(jiān)測與控制。iCAN系列功能模塊具有CAN-bus通信接口，符合CAN2.0B協(xié)議規(guī)范。iCAN功能模塊用在基于CAN總線的DCS/SCADA中，采集工業(yè)現(xiàn)場的信號并傳送到主機或者控制遠端設備，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。本文通過iCAN實驗教學平臺，對CAN現(xiàn)場總線網(wǎng)絡的構成和通信協(xié)議進行分析研究，根據(jù)CAN總線的技術規(guī)范和相關協(xié)議，并結合設計系統(tǒng)的要求制定了基于CAN2.0B協(xié)議的面向應用層的CAN總線網(wǎng)絡通信協(xié)議，該通信協(xié)議采用標準幀格式；基于iCAN實驗教學平臺，研究了單節(jié)點數(shù)據(jù)自發(fā)自收和雙方數(shù)據(jù)收發(fā)的通信實驗，并實現(xiàn)其通訊的功能；為了使CAN系統(tǒng)更好地為客戶和技術人員所用，增強其可用性，本文將計算機PC作為主節(jié)點，選用數(shù)字量與模擬量輸入輸出模塊，開發(fā)了基于VC++上位機節(jié)點界面控制程序，該界面人機交互能力強，方便用戶對底層運行設備的監(jiān)測與控制。總之，本文提出的iCAN現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡功能完備，可以根據(jù)實際的控制功能需要選用相應的執(zhí)行器件來進行擴展，同時兼容性強、實時性好、抗干擾能力強以及通信靈活。利用該網(wǎng)絡實現(xiàn)的基于CAN總線的測控網(wǎng)絡既適用于數(shù)據(jù)采集，又適用于控制場合，可方便的構成現(xiàn)場總線多主從分散型測控網(wǎng)絡系統(tǒng)。關鍵詞：CAN總線遠程監(jiān)測與控制MFC主節(jié)點程序通信協(xié)議iCAN模塊AbstractSupervisoryControlAndDataAcquisition(SCADA)systemisacomputer-basedproductionprocessmonitoringandautomaticdispatchingsystem.ThesupervisorycenterandRemoteTerminalUnit(RTU)ofSCADAsystemneedfordatatransferandinformationexchange.CAN-busisrecognizedtobeoneofthemostdevelopmentalFieldbusintheworldandisbecomingtheleaderPattern.Withthefeaturesofhighreliability,lowcost，easyrealization，thoroughtransparencyprotocol,strongexpansibilityandflexibilityofsystemsettingup,ithasoccupiedtheleadingpositioninthemarketandiswidelyusedinautomotiveelectronindustrycontrol，andintellectualizedcommunityandsoon.CANinterfacecanbeusedtotheCANbustoreceive/senddatatomonitorandcontroltheCANintelligentnode.iCANseriesofmodulesaccordingwithCAN2.0BprotocolnormpossessCAN-buscommunicationinterface.iCANfunctionmoduleisusedintheDCS/SCADAbasedonCANbus,collectingthesignalofindustrialsceneandsendingittothehostorremotecontrolequipmenttoachievethefunctionofsendingandreceivingdata.ThroughtheiCANexperimentalteachingplatform，thepaperanalysesthestructureoftheCAN-busnetworkofsceneandthecommunicationprotocol.Thenaccordingtotherequiringofthesystemdesign,theauthorconstitutedthecommunicationprotocolofCANbuswhichisbasedonCAN2.0B-orientedapplicationlayer─astandardframeformat;BasingontheiCANexperimentalteachingplatform,thepaperanalysesthedatacommunicationexperimentthatthedataofsinglenodetosendandreceivebyitselfandthetwosidestosendandreceive,andachievedtheircommunicationfunctions;InordertomakeCANsystembetterusedforthecustomersandthetechnicalstaffandenhanceitsavailability,theauthorchoosesdigitalandanaloginputandoutputmoduleandseesthePCasthemainnode,andthenempoldersthecontrolproceduresbasedonVC++whichisbetterinhuman-computerinteractioncapability,moreconveniencetomonitorandcontrolthebottomequipments.Inshort,theiCANField-busnetworkinthispaperownsafullyfunctionalcontrolnetwork,strongexpansion(accordingtotheactuallyfunctionneedtochoosethecorrespondingimplementationofdevicestocarryoutexpansion),strongcompatibility,highreal-time,stronganti-interferencecapabilityandflexiblecommunications.Thenetworkissuitableforbothdataacquisitionandcontrolsituation,asaresult,thedistributedcontrolnetworkwithmulti-mastenodesandmulti-slavenodescanbeeasilyrealized.keywords：CANbusRemotesuperviseandcontrolPCnodeproceduresCommunicationprotocoliCANmodule目錄第1章緒論 11.1課題背景 11.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點 21.2.1現(xiàn)場總線技術特點 21.2.2現(xiàn)場總線的幾種類型 21.3CAN總線歷史的發(fā)展及國內外的現(xiàn)狀 41.4本文研究的主要內容和意義 6第2章CAN局域網(wǎng)技術及其規(guī)范 82.1CAN總線的特點及與其它總線的比較 82.2CAN技術規(guī)范 92.2.1CAN的基本概念 92.2.2CAN的報文傳送與通信幀結構 102.2.3位定時與同步 132.2.4CAN報文濾波技術 152.2.5CAN通信錯誤及處理 152.3通信協(xié)議的編制 172.3.1CAN2.0B協(xié)議 172.3.2應用層通信協(xié)議 182.3.3自定義應用層協(xié)議 19第3章基于CAN監(jiān)控系統(tǒng)的整體設計 213.1監(jiān)控網(wǎng)絡的結構 213.1.1遠程監(jiān)控系統(tǒng)的層次結構 213.1.2遠程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控模式 213.2遠程監(jiān)控中的器件介紹 223.2.1USBCAN-II/I智能CAN接口卡 223.2.2CAN-bus總線 243.2.3模擬量輸出模塊iCAN4400 253.2.4數(shù)字量輸入輸出模塊 253.2.5執(zhí)行器件的介紹 283.2.6以太網(wǎng)的介紹 293.3CAN協(xié)議控制器和收發(fā)器的研究 303.3.1SJA1000基本結構和原理 303.3.2CAN收發(fā)器：PHILIPSPCA82C251 303.3.3CAN網(wǎng)絡抗干擾性設計 313.4搭建遠程監(jiān)視控制網(wǎng)絡 313.3.1如何搭建iCAN網(wǎng)絡 313.3.2網(wǎng)絡拓撲的結構 31第4章上位機程序的編制 344.1PC機與CAN總線適配卡DS89C420的通信編程 344.1.1通信方式 344.1.2PCICAN卡接口庫函數(shù) 344.2編制基于MFC上位機控制程序 354.2.1界面框架設計 364.2.2界面程序設計 374.2.3模塊對話框的界面設計 434.3模塊對話框的調用問題 464.3.1模態(tài)對話框和非模態(tài)對話框的區(qū)別 464.3.2非模態(tài)模塊對話框的調用 474.4MFC編程總結 48結論 51致謝 53參考文獻 54附錄 56第1章緒論本課題是基于計算機網(wǎng)絡技術的普及和人們對控制（精度和規(guī)模）要求的不斷提高的背景下，提出利用國際標準的CAN現(xiàn)場總線來實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的發(fā)送/接收。CAN現(xiàn)場總線以其可靠性高、實時性好、同時又具有價格低、容易實現(xiàn)的優(yōu)點，逐漸被廣泛用于工業(yè)控制等方面。在本章中介紹了課題研究的背景，以及CAN局域網(wǎng)控制器的發(fā)展歷史及其狀況，最后闡述課題研究的目的和意義。1.1課題背景隨著計算機網(wǎng)絡技術和芯片技術的發(fā)展，控制芯片的性能大幅度地提高，成本不斷地降低，網(wǎng)絡幾乎深入到我們生活的每一個角落，以現(xiàn)場總線為代表的控制網(wǎng)絡也在工業(yè)以及其他的控制領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。同時隨著工業(yè)規(guī)模的擴大，人們對控制系統(tǒng)的信息要求不斷提高，工業(yè)控制系統(tǒng)的信息集成程度也越來越高。在人工控制階段，談不上信息的集成;模擬控制階段，雖然出現(xiàn)了集中控制室，模擬量信號的“先天”不足決定了系統(tǒng)的信息集成無法滿足信息量、速度和精度等方面的要求;集中式數(shù)字控制階段，信息的集成程度進一步提高，不但能把一組儀表的信息集成到一起，對于有些小系統(tǒng)甚至能把整個系統(tǒng)的測控信息集中到一起，為信息的綜合、改變控制方案、實現(xiàn)最優(yōu)控制提供了有效的途徑，不過，這時的信息還只能是測控信息，與管理有關的信息很少;集散式控制系統(tǒng)實現(xiàn)了測控、管理信息的集成，但集成的程度仍然有限，沒能實現(xiàn)通信的全數(shù)字化，影響了信息的交換;基于網(wǎng)絡的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)為信息的進一步集成提供了有效的技術保證?，F(xiàn)場總線是應用在制造或過程區(qū)域現(xiàn)場裝置與控制室內自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。它也被稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。以現(xiàn)場總線為核心的工業(yè)控制系統(tǒng)，稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(FieldbusControlSystem)。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，以現(xiàn)場總線作為紐帶，將掛接在總線上的網(wǎng)絡節(jié)點組成自動化系統(tǒng)，各種現(xiàn)場智能設備分別作為一個網(wǎng)絡節(jié)點，通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)節(jié)點之間、現(xiàn)場節(jié)點與過程控制管理層之間的信息傳遞與溝通，并實現(xiàn)各種復雜的綜合自動化功能。21世紀，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將成為控制領域的主流，CAN總線由于具有高可靠性，成本低，容易實現(xiàn)等優(yōu)點在現(xiàn)場總線的工程應用中占了很大的比重。CAN廣泛應用于汽車電子，工業(yè)監(jiān)控，樓宇智能控制等方面，且極有發(fā)展的前景。1.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點現(xiàn)場總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結構形式，在傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)中采用一對一的設備連線，按控制回路分別進行連接，位于現(xiàn)場的測量變送器與位于控制室的控制器之間，控制器與位于現(xiàn)場的執(zhí)行器、開關、馬達之間均一對一的物理連接;而在FCS中，由于通信能力的提高，現(xiàn)場總線系統(tǒng)可以將它們簡單地串行連接在一起?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的全分布特點為系統(tǒng)的大量信息集成提供了基礎，全數(shù)字、全開放、互操作性使用戶可按自己的需要和考慮將不同品牌的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)。1.2.1現(xiàn)場總線技術特點（1）系統(tǒng)的開放性開放系統(tǒng)是指通信協(xié)議公開，各不同廠家的設備之間可進行互連并實現(xiàn)信息交換，現(xiàn)場總線開發(fā)者就是要致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡的開放系統(tǒng)。一個開放系統(tǒng)，它可以與任何遵守相同標準的其他設備或系統(tǒng)相連。（2）互可操作性與互用性互可操作性是指實現(xiàn)互連設備間、系統(tǒng)間的信息傳達與溝通，可實行點對點，一點對多點的數(shù)字通信?；ビ眯詣t是意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設備可進行互換而實現(xiàn)互用。（3）現(xiàn)場設備的智能化和功能自治性它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設備中完成，僅靠現(xiàn)場設備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設備的運行狀態(tài)。（4）系統(tǒng)結構的高度分散性由于現(xiàn)場設備本身己經(jīng)可以完成自動控制的基本功能，使得現(xiàn)場總線己構成一種新的全分布式控制的體系結構。這從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結合的集散控制體系，簡化了系統(tǒng)結構，提高了可靠性。（5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應性工作在現(xiàn)場設備前端，作為工廠網(wǎng)絡底層的現(xiàn)場總線，是專為在現(xiàn)場環(huán)境工作而設計的，它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜，射頻、紅外線、電力線等。具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現(xiàn)送電與通信，并可滿足安全防爆要求等。1.2.2現(xiàn)場總線的幾種類型現(xiàn)場總線技術起源于歐洲，目前以歐美地區(qū)最為發(fā)達。據(jù)統(tǒng)計，世界上出現(xiàn)過近200種總線。經(jīng)過十余年的發(fā)展、競爭和完善，目前有生命力的總線有十多種，下面是幾種典型的現(xiàn)場總線：（1）基金會現(xiàn)場總線(FF)FF是在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術。FF是符合IEC現(xiàn)場總線國際標準。它以ISO\OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)模型為基礎，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層為FF通信模型的相應層次，并在應用層增加了用戶層。FF開發(fā)的現(xiàn)場總線產(chǎn)品在品種與性能上都滿足過程控制的要求，而且使用方便，Hl(低速現(xiàn)場總線技術，Hl=31.25Kbps)已經(jīng)完成，HZ(高速現(xiàn)場總線技術，HZ=IMbPs~2.5MbPs)正在開發(fā)之中。其物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼。（2）Lonworks由美國Echelon公司和摩托羅拉，東芝公司創(chuàng)建。采用ISO\OSI模型的七層通訊協(xié)議，采用了面向對象的設計方法，通過網(wǎng)絡變量把網(wǎng)絡通信設計簡化為參數(shù)設置，通信速率從300bps到1.5Mbps不等。直接通信距離可達2700米;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，并開發(fā)了相應的本質安全防爆產(chǎn)品，被譽為通用控制網(wǎng)絡。它適用各種不同的應用領域，據(jù)稱到1996年己有2600家用戶和廠家，遍及56個國家和地區(qū)，廣泛應用于航空、航天、樓宇自動化、能源管理、工廠自動化、農業(yè)控制、家庭自動化等領域，在其銷售額中，40%用于工業(yè)控制，30%用于樓宇自動化，30%用于其它自控領域。（3）PROFIBUSPROFIBUS是德國國家標準DIN19254及歐洲標準EN50170，由PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA組成。DP用于分散外設間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動化領域的應用。FMS意為現(xiàn)場信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動化等。PA適用于過程自動化的總線類型。后來，PROFIBUS與以太網(wǎng)相結合，提出了ProfiNet解決方案，并逐漸取代了PROFIBUS-FMS位置。PROFIBUS采用了OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層，F(xiàn)MS還采用了應用層，傳輸速率為9.6bps~12Mbps，傳輸介質是雙絞線或光纜。最多可掛接127個節(jié)點。（4）CAN(ControlAreaNetwork)是控制器局域網(wǎng)的簡稱。由德國Bosoh公司推出，用于汽車內部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信，它廣泛用于離散控制領域。CAN協(xié)議也是建立在ISO\OSI模型基礎上。模型結構只有兩層，即只取OSI底層的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。傳輸介質為雙絞線。通信速率可達1Mbps/40m?？蓲旖?10個設備。CAN總線采用短幀結構，抗干擾能力強，支持多主通信和優(yōu)先級通信，并采用非破壞性總線仲裁技術。（5）DeviceNet即設備網(wǎng)。DeviceNet總線技術是在CAN技術上發(fā)展起來的，是一種低成本的設備網(wǎng)絡技術。DeviceNet在CAN的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的基礎上又定義了應用層，收發(fā)器和傳輸介質使得在通信方面更完善，并為上層的應用提供了更完善的接口。1.3CAN總線歷史的發(fā)展及國內外的現(xiàn)狀1.CAN的歷史發(fā)展1983年初，UweKiencke開始研究一種新的串行總線。芯總線的主要方向是增加新的功能，減少電器連接線。使其能用于產(chǎn)品而非驅動技術。來自德國的Mercedes-Benz的工程師較早制定了總線的狀態(tài)說明。Intel也準備作為半導體生產(chǎn)的主要產(chǎn)商。當時來自德國的一名大學教授WolfhardLawrenz博士，他給出了新網(wǎng)絡方案的名字──“ControllerAreaNetwork”,簡稱CAN。1986年2月，RobertBosch公司在SAE（汽車工程協(xié)會）大會上介紹了一種新型的串行總線──CAN，都是CAN誕生的時刻。今天，在歐洲幾乎每一輛新型轎車均裝配有CAN總線。同樣，CAN現(xiàn)場總線也應用到別的交通工具，從火車到輪船，從車間工業(yè)監(jiān)控到大型樓宇的智能控制。CAN已經(jīng)成為全球范圍內最重要的總線之一，甚至領導著串行總線。在1999年，接近6000萬個CAN控制器投入應用。2000年，CAN器件的市場銷售額超過1億個。這種多主網(wǎng)絡方案基于非破壞性的仲裁機制，能夠確保高優(yōu)先級報文的無延遲傳輸，并且，不需要在總線上設置主控制器。此外，Bosch公司已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)種在CAN中的的錯誤檢測機制。該錯誤檢測也包括自動斷開故障節(jié)點功能，以確保能繼續(xù)進行剩余節(jié)點之間的通信。傳輸?shù)膱笪牟⒎歉鶕?jù)報文發(fā)送器/接收器的節(jié)點地址識別（幾乎其他的總線都是如此），而是根據(jù)報文的內容識別。同時，用于識別報文的標識符也規(guī)定了該報文在系統(tǒng)中的優(yōu)先級。1987年中期，Intel比計劃提前兩個月交付了首枚CAN控制器82526，這是CAN方案首次通過硬件實現(xiàn)。不久之后，Philips半導體公司推出了82C200.這兩枚最先的CAN控制器在驗收濾波和報文控制方面有許多不同。一方面，由Intel主推的FULLCAN比由Philips主推的BasicCAN占用較少的CPU載荷；另一方面，F(xiàn)ullCAN器件所能接收的報文數(shù)目相對受到限制，BasicCAN控制器僅需較少的硅晶體。在今天的CAN控制器中，同一模塊中驗收濾波和報文控制方面仍有相當?shù)牟煌?，制造出BasicCAN和FullCAN兩大陣營。起先研究CAN是應用于客車系統(tǒng)的。但它的第一市場卻應用到別的領域。比如荷蘭的電梯廠商使用了CAN總線，瑞士將CAN應用到紡織機械當中并提供了通信協(xié)議。到了1989年，他們已經(jīng)研究出了通信的原理，并在1990年建立“CANKingdom”開發(fā)環(huán)境。荷蘭的Philips醫(yī)療系統(tǒng)決定使用CAN構成X光機的內部網(wǎng)絡。1990年，開始建立一個用戶組織，將不同的解決方案標準化。1992年，討論建立一個促進CAN技術發(fā)展的中心平臺，同時針對串行總線市場進行分析。1992年五月，CiA(CANinAutomation)用戶集團正式成立。并推薦使用循環(huán)ISO11898的CAN收發(fā)器。CiA的首批任務是規(guī)定CAN的應用層。在制定CAN的應用規(guī)范時，CiA用于專家和學習者之間的交流。2.CAN應用領域及前景展望由于其性能穩(wěn)定、抗干擾性強、成本低等特點，其主要應用領域包括大型儀器設備，傳感器技術，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)等。目前，支持CAN協(xié)議的有INTEL、PHILIPS、SIEMENS、NEC等百家國際知名大公司。CAN總線的研究還在不斷的深化和擴大，它的前景十分廣闊。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，CAN總線在完成現(xiàn)場的智能儀器儀表、控制器、執(zhí)行器等底層設備間的數(shù)據(jù)通信方面正發(fā)揮著巨大的作用；CAN總線已經(jīng)成功應用到數(shù)控機床、溫室控制系統(tǒng)、儲糧水分控制系統(tǒng)、中央空調控制系統(tǒng)，以及溫度、壓力等非電量的測量，檢測系統(tǒng)等廣闊領域。CAN網(wǎng)絡上任一節(jié)點均可作為主節(jié)點和其他節(jié)點交換數(shù)據(jù)。給用戶的系統(tǒng)化設計和實現(xiàn)智能控制提供了極大的方便，可以大大提高系統(tǒng)的靈活性。CAN網(wǎng)絡節(jié)點的信息真可以分出優(yōu)先級，這為實時用戶提供了方便。大型儀器設備是一種按照一定的步驟對多種信息進行采集、處理、控制、輸出等操作的復雜系統(tǒng)。CAN總線可以很好的實現(xiàn)。以醫(yī)療器械為例，在CT中各種復雜的功能單元，如X光發(fā)生器、X光接收器、掃描控制單元、旋轉控制單元、水平垂直運動控制單元、操作臺、顯示器和中央計算機等，它們之間需要進行大量數(shù)據(jù)的交換，為保證可靠的工作，對數(shù)據(jù)通信有一定的要求。比如功能模塊之間隨意進行數(shù)據(jù)的交換，通信能以廣播的形式進行，簡單經(jīng)濟的硬件接口，強的抗干擾性，可靠性高，能自動進行故障的識別和恢復等。CAN技術的出現(xiàn)才提供了一個好的解決方案。CAN協(xié)議已有20多年的歷史，但仍處于不斷改進之中，2000年時有數(shù)家公司聯(lián)合定義一種時間觸發(fā)的CAN報文傳輸協(xié)議（TTCAN）。因為CAN協(xié)議并未改變，所以在同一物理層上，既可以實現(xiàn)傳輸時間觸發(fā)的報文，也可以實現(xiàn)傳輸時間觸發(fā)的報文。近幾年來，美國和遠東的汽車廠商將會在他們所生產(chǎn)的汽車串行部件上使用CAN總線技術。同時，不僅應用于汽車，還應用于家庭的消費，結合高層協(xié)議的保安系統(tǒng)對CAN的需求也在不斷的增加。以微處理器芯片為基礎的智能儀表，為現(xiàn)場總線的數(shù)字化以及實現(xiàn)復雜的應用提供條件。但是由于通信標準的不統(tǒng)一，嚴重束縛工廠底層網(wǎng)絡的發(fā)展。所以不管用戶還是制造商都希望統(tǒng)一標準，組成開放的互聯(lián)網(wǎng)絡，把不同廠商生產(chǎn)的自動化設備互連為系統(tǒng)?；贑AN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。CAN和其它總線相比，具有較高的可靠性和性價比。其總線規(guī)范已經(jīng)成為國際標準，被公認為現(xiàn)場總線中最具有希望的總線技術之一。目前，CAN接口芯片的生產(chǎn)廠家眾多，協(xié)議開放，價格低廉，使用簡單，正因為有如此多的優(yōu)勢，可以預見，CAN總線將成為今后眾多領域的發(fā)展方向。為進一步滿足應用的需要，完善組網(wǎng)設計和功能管理，CAN還有很多理論和技術方面的問題有待解決。隨著通信行業(yè)的發(fā)展，CAN這種有線的通信網(wǎng)絡也將和無線技術結合，開拓其新的應用天地。CDMA\GPRS\藍牙技術的發(fā)展以將它們聯(lián)系在一起。CDMA\GPRS\藍牙技術是一種無線技術規(guī)范，設計的宗旨是以無線方式傳播數(shù)據(jù)，使其不需電纜便可以可別的設備進行通訊，隨著無線技術的發(fā)展和應用到CAN中深度的加強，CAN將無處不在。1.4本文研究的主要內容和意義數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)，是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程監(jiān)控與調度自動化系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控中心和遠動終端（RTU）需要進行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，CAN總線作為國際標準現(xiàn)場總線之一，由于具有可靠性高、成本低、容易實現(xiàn)、協(xié)議完全透明、可擴展性強、組建系統(tǒng)非常靈活等優(yōu)點，在現(xiàn)場總線的實際工程應用中占據(jù)了較大的份額。CAN總線已經(jīng)廣泛應用于汽車電子、工業(yè)控制、小區(qū)智能監(jiān)控等領域。利用CAN接口可以向CAN總線接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對CAN智能節(jié)點的監(jiān)測與控制。本文研究的主要對象是iCAN實驗教學平臺，利用上面的器件進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，可以實現(xiàn)單節(jié)點數(shù)據(jù)自發(fā)自收和雙方數(shù)據(jù)收發(fā)的通信實驗；同時介紹了CAN局域網(wǎng)控制器的技術與規(guī)范，使得讀者對CAN局域網(wǎng)控制器的深層內在機理有一定的了解，也為深入地了解和運用CAN打下基礎，并在此基礎上制定了應用層的通信協(xié)議，采用標準幀格式；然后對CAN局域網(wǎng)控制器的核心部件SJA1000和收發(fā)器進行研究。CAN多在現(xiàn)場使用，數(shù)據(jù)傳遞到現(xiàn)場PC機，將該CAN網(wǎng)絡通過CAN適配卡接入以太網(wǎng)，再通過網(wǎng)絡向控制中心發(fā)送數(shù)據(jù)，來實現(xiàn)遠程的監(jiān)視與控制。最后利用基于對話框的VC++編制上位機軟件程序，實現(xiàn)對遠程執(zhí)行機構的各種監(jiān)測與控制。由于CAN總線的其性能穩(wěn)定、抗干擾性強、實時性強、成本低和線路連接簡單等，很適合于底層現(xiàn)場的控制環(huán)節(jié)。在各種智能控制方面有非常廣闊的應用前景。本論文設計中就是搭建這種控制網(wǎng)絡來實現(xiàn)對各種執(zhí)行器件的控制功能。為方便讀者閱讀，將本論文的寫作思路展示如圖1.1所示。論題提出與研究需求網(wǎng)絡普及，芯片低成本論題提出與研究需求網(wǎng)絡普及，芯片低成本控制要求的不斷提高CAN總線CAN規(guī)范幀結構仲裁位定時位同步應用層協(xié)議搭建控制網(wǎng)絡上位機編程總結與展望圖1.1論文寫作思路第2章CAN局域網(wǎng)技術及其規(guī)范CAN（ControllerAreaNetwork）總線最早由德國BOSCH公司提出，主要用于汽車內部測量與控制中心之間的數(shù)據(jù)通信。CAN以其高可靠性、實時性、靈活性、低成本和便于組建網(wǎng)絡等良好的性能，在世界范圍內廣泛應用于其他領域當中，如工業(yè)自動化、汽車電子、樓宇建筑、電梯網(wǎng)絡、電力通訊和安防消防等諸多領域，并取逐漸成為這些行業(yè)的主要通訊手段。并且已經(jīng)形成了國際標準，是被認為最有發(fā)展前景的總線之一。CAN總線是一種有效支持分布式控制或實時控制的通信網(wǎng)絡，可以用點對點，一點對多點和全局廣播等幾種方式傳輸數(shù)據(jù)。CAN總線直接傳輸距離最遠可達10Km（傳輸速率為5Kb/s），傳輸速率最高可達1Mb/s(對應的傳輸距離為40m)。理論上CAN總線上節(jié)點的數(shù)量是不受限制的，但實際中最多可以掛靠110各節(jié)點。CAN總線的突出特點：通信方式靈活；CAN網(wǎng)絡上的節(jié)點信息分為不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時性要求；CAN采用非破壞性仲裁技術；濾波技術；CAN通信采用短幀格式；CAN總線在錯誤嚴重的情況下可以自動關閉輸出。2.1CAN總線的特點及與其它總線的比較1.現(xiàn)場總線CAN-bus的特點：（1）國際標準的工業(yè)級現(xiàn)場總線，傳輸可靠，實時性高；（2）傳輸距離遠（最遠10Km），傳輸速率快（最高1Mbps）；（3）單條總線最多可接110個節(jié)點，并可方便的擴充節(jié)點數(shù)；（4）總線上各節(jié)點的地位平等，不分主從，突發(fā)數(shù)據(jù)可實時傳輸；（5）非破壞總線仲裁技術，可多節(jié)點同時向總線發(fā)數(shù)據(jù)，總線利用率高；（6）出錯的CAN節(jié)點會自動關閉并切斷和總線的聯(lián)系，不影響總線的通訊；（7）報文為短幀結構并有硬件CRC校驗，受干擾概率小，數(shù)據(jù)出錯率極低；（8）對未成功發(fā)送的報文，硬件有自動發(fā)功能，傳輸可靠性很高；（9）具有硬件地址濾波功能，可簡化軟件的協(xié)議編制；（10）通訊介質可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等,同時CAN-bus總線系統(tǒng)結構簡單，性價比極高。2.CAN總線和其它總線的比較（1）與Lonworks總線的比較Lonworks總線成本比較昂貴，雖然兼容TCP/IP協(xié)議，但是并不能取代上層局域網(wǎng)直接掛接到Internet上。另外，它的仲裁方式?jīng)Q定了它會因數(shù)據(jù)的無限重發(fā)而導致網(wǎng)絡的癱瘓，這使得Lonworks總線與CAN相比，優(yōu)勢并不明顯。（2）與PROFIBUS總線的比較PROFIBUS總線的缺點主要有兩個方面。首先，由于傳送令牌時需占用一定的帶寬，因此帶寬的利用率較低；其次，PROFIBUS總線的參數(shù)不容易設定，在網(wǎng)絡啟動和增加刪除節(jié)點時需要進行邏輯環(huán)重構。本系統(tǒng)之所以選擇CAN總線的原因：①CAN總線具有許多優(yōu)良的傳輸特性和仲裁機制，支持多主站方式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?，成本低廉。②現(xiàn)場總線的多樣性，為總線設備的用戶提供了更多產(chǎn)品選擇的同時，也為總線用戶帶來了總線設備間兼容性的問題。現(xiàn)在許多設備帶有PROFIBUS總線接口，但是有些設備，特別是自主開發(fā)的設備沒有PROFIBUS接口，為了實現(xiàn)所有設備的優(yōu)勢互補，所以本系統(tǒng)采用CAN現(xiàn)場總線。2.2CAN技術規(guī)范隨著CAN應用領域的擴大，在應用中對通信格式的標準化提出了要求。原先的地址范圍由11個標識符定義，如果將地址范圍擴大，則這些應用就可以更好地由CAN實現(xiàn)。1991年Philips半導體公司制定并發(fā)布了CAN技術規(guī)范（2.0版本），該技術規(guī)范包括A和B兩種格式。1993年ISO正式頒布了道路交通工具—數(shù)據(jù)信息交換—高速通訊控制器局域網(wǎng)（CAN）的國際標準ISO11898，為控制器局域網(wǎng)的標準化和規(guī)范化鋪平了道路。由于引入擴展格式的規(guī)范，其定義的地址范圍更寬，由29位組成定義，系統(tǒng)設計者將從考慮定義良好的結構命名方案中得到解放。為區(qū)分標準格式和擴展格式，使用了CAN報文格式的第一個保留位。CAN1.2定義的信息格式相當于標準格式，是有效的。此外，由于定義了擴展格式，網(wǎng)絡中會共存標準格式和擴展格式的報文。同時，只要沒有用到擴展格式，那么，根據(jù)A部分或CAN舊版本設計的儀器就可以與根據(jù)B部分設計的儀器相互間進行通信。2.2.1CAN的基本概念（1）報文總線上的信息以不同的固定報文格式發(fā)送，但長度受限。當總線空閑時，任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報文。（2）信息路由①系統(tǒng)靈活性：不用改變各節(jié)點的應用層及相關的軟硬件，就可以在CAN網(wǎng)絡中添加新的節(jié)點。②報文路由：報文的內容由標識符命名。網(wǎng)絡中的節(jié)點通過報文濾波來確定是否對該數(shù)據(jù)做出反應。③多播：由于引入了報文濾波的概念，任何數(shù)目的節(jié)點都可以接收報文，并同時對該報文做出反應。④數(shù)據(jù)連貫性：在CAN網(wǎng)絡中，可以確保報文同時被所有的節(jié)點接收（或同時不被接收）。（3）位速率不同的系統(tǒng)中，CAN的速度不同。在給定的系統(tǒng)中，位速率是唯一和固定的。（4）優(yōu)先權在總線訪問期間，標識符定義了報文發(fā)送的優(yōu)先權。（5）遠程數(shù)據(jù)請求通過發(fā)送遠程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以請求另一節(jié)點發(fā)送相應的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和遠程幀有相應的標識符命名（ID）。（6）多主機總線空閑時，任何單元可以開始發(fā)送報文。具有較高優(yōu)先權報文的單元可以優(yōu)先獲得總線的訪問權。（7）仲裁只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。如果兩個及以上的單元同時開始傳送報文，就會發(fā)生總線的訪問沖突。通過對識別符進行逐位仲裁可以解決該問題。仲裁機制確保信息和時間均不會損失。當具有相同標識符的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠程幀。在仲裁期間，每一個發(fā)送器都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較，如果電平相同，則繼續(xù)發(fā)送和接收。如果發(fā)送的是“隱性”電平，而總線上檢測到的是“顯性”，那么該單元失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。（8）安全性為獲得最安全的數(shù)據(jù)發(fā)送，CAN的每一個節(jié)點均采用了強有力的措施來進行錯誤檢測、錯誤標定和錯誤自檢。2.2.2CAN的報文傳送與通信幀結構在數(shù)據(jù)傳輸中，發(fā)出報文的節(jié)點稱為該報文的發(fā)送器，節(jié)點在報文進入空閑狀態(tài)前或丟失仲裁前恒為發(fā)送器。如果一個節(jié)點不是報文發(fā)送器，并且總線不處于空閑狀態(tài)，則該節(jié)點為接收器。CAN協(xié)議中使用兩種邏輯位表達方式，當總線上的CAN控制器發(fā)送的都是隱性位時，此時總線狀態(tài)是隱性位(邏輯1)，如果總線上有顯性位出現(xiàn)，隱性位總是讓位于強位，即總線上是顯性位(邏輯0)。報文傳輸有4個不同類型的幀數(shù)據(jù)幀，遠程幀，錯誤幀，過載幀。數(shù)據(jù)幀和遠程幀可以使用標準幀及擴展幀2種格式。（1）數(shù)據(jù)幀幀間空間數(shù)據(jù)幀幀間空間數(shù)據(jù)幀幀間空間或超載幀仲裁域場幀起始控制域數(shù)據(jù)域CRC域ACK場幀尾圖2.1CAN2.0A數(shù)據(jù)幀結構數(shù)據(jù)幀從發(fā)送節(jié)點傳送數(shù)據(jù)到一個或多個接收節(jié)點。它由七種不同的位域組成:幀的起始域，仲裁域，控制域，數(shù)據(jù)域(長度可為0~8個字節(jié))，CRC域，應答域，幀的結束域。CAN2.0A數(shù)據(jù)幀的組成如圖2.1所示。仲裁域控制域仲裁域控制域數(shù)據(jù)域SOF11標識符RTRIDEr0DLC圖2.2CAN2.0B標準幀數(shù)據(jù)結構SOF仲裁域SOF仲裁域控制域數(shù)據(jù)域11位標識符SRRIDE18位標識符RTRr1r0DLC圖2.3CAN2.0B擴展幀數(shù)據(jù)結構在CAN2.0B中存在兩種不同的幀格式，其主要區(qū)別在于標識符的長度，具有11位標識符的幀稱為標準幀，而包括29位標識符的幀稱為擴展幀。CAN2.0B的報文濾波以整個標識符為基準。標準幀格式和擴展幀格式的數(shù)據(jù)幀結構如圖2.2所示。數(shù)據(jù)幀的主要結構有:①幀起始:標注數(shù)據(jù)幀的起始位，它由單個“顯性”位構成，在總線空閑時發(fā)送，在總線上會產(chǎn)生同步作用。②仲裁場:標準格式幀與擴展格式幀的仲裁域格式不同對于CAN2.0A標準，標識符的長度為11位，這些位以從高位到低位順序傳送。對于CAN2.0B，在標準格式里，由11位標識符(ID28~ID18)和遠程發(fā)送請求位(RTR)組成，RTR位為顯性位表示數(shù)據(jù)幀，隱性位表示遠程幀。標識符由高至低次序發(fā)送，且前7位(ID28~D22)不能全為隱性位。在標準幀里，標識符其后是RTR位。在擴展幀格式里，仲裁域包括29位標識符、SRR位、IDE位、RTR位。其標識符由ID28~ID10組成。在擴展幀里，基本ID首先發(fā)送，隨后是IDE位和SRR位，擴展ID的發(fā)送位于SRR位之后。標識符用于提供關于傳送報文和總線訪問的優(yōu)先權信息，其數(shù)值越小，表示優(yōu)先權越高，發(fā)生沖突時優(yōu)先發(fā)送。SRR位是一隱性位，它是在擴展幀中標準幀的RTR位的位置被發(fā)送，因而替代標準幀的RTR位。當標準幀與擴展幀發(fā)生沖突，而擴展幀的基本ID同標準幀的標識符一樣時，標準幀優(yōu)先于擴展幀。③控制場:標準幀格式的控制域結構和擴展幀格式的不同，在標準幀里有6位構成，前2位為保留位，為顯性，后4位為數(shù)據(jù)長度碼(DLC)，表示數(shù)據(jù)場中數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，必須在0~8范圍內變化。④數(shù)據(jù)場:由被發(fā)送數(shù)據(jù)組成，數(shù)目為控制場中決定的0~8個字節(jié)，首先發(fā)送最高有效位MSB。⑤CRC場:包括CRC(循環(huán)冗余碼校驗)序列(15位)和CRC界定符(1個隱性位)，用于幀校驗。⑥ACK場:由應答間隙和應答界定符組成，共兩位。⑦幀結束:有7位隱性位組成，此期間無位填充。（2）遠程幀作為某數(shù)據(jù)接收器的站，通過發(fā)送遠程幀可以啟動其資源節(jié)點傳送他們各自的數(shù)據(jù)。遠程幀也有標準幀和擴展幀格式。其RTR位是隱性的。（3）錯誤幀錯誤幀有錯誤標志表和錯誤界定符組成。接收站在發(fā)現(xiàn)總線上的報文出錯時，將自動發(fā)出“活動錯誤標志”，它為6個連續(xù)的主控位。由于各個接收站發(fā)現(xiàn)錯誤的時間可能不同，總線上的實際錯誤標志可能由6~12位主控位所組成。在錯誤標志后為8個隱性位組成的錯誤分隔符。每個站發(fā)送錯誤標志后，開始發(fā)送隱性電平，并監(jiān)視總線，在檢測到出錯條件時，將發(fā)送“認可錯誤標志”，它為6個連續(xù)的隱性位。2.2.3位定時與同步CAN總線中，位定時有一點小錯誤將使總線的性能嚴重下降，所以位定時和位同步的作用不可小覷。（1）位定時與同步的概念CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達1Mbit/s，通常用石英晶振作為時鐘發(fā)生器，可以獨立進行位定時的參數(shù)設置，這樣即使網(wǎng)絡中節(jié)點之間的時鐘周期不一樣仍可獲得相同的位速率。但網(wǎng)絡中晶振的頻率不是絕對穩(wěn)定的，溫度、電壓以及器件的異常都會導致微小的差別，但只要將其穩(wěn)定在振蕩器容差范圍之內，總線上的節(jié)點會通過重同步進行彌補。CAN總線的一個位時間可以分成四個部分：同步段，傳播段，相位段緩沖段1和相位緩沖段2，每段的時間份額的數(shù)目都是可以編程控制的，而時間份額的大小tq由系統(tǒng)時鐘tsys和波特率預分頻值BRP決定：tq=BRP/tsys。位時間的組成部分如圖2.4所示。同步段相位緩沖段1相位緩沖段2位時間傳播時間段同步段相位緩沖段1相位緩沖段2位時間傳播時間段①同步段用于同步總線上的各個節(jié)點,在此段內期望有一個跳變沿出現(xiàn)。如果跳變沿出現(xiàn)在同步段之外，那么沿與同步段之間的長度叫做沿相位誤差。采樣點位于相位緩沖段1的末尾和相位緩沖段2開始處。②傳播時間段用于補償總線上信號傳播時間和電子控制設備內部的延遲時間。因此，要實現(xiàn)與位流發(fā)送節(jié)點的同步，接收節(jié)點必須移相。CAN總線非破壞性仲裁規(guī)定，發(fā)送位流的總線節(jié)點必須能夠收到同步于位流的CAN總線節(jié)點發(fā)送的顯性位。③相位緩沖段和同步跳轉寬度規(guī)定了重同步發(fā)生時采樣點在相位緩沖段內移動的距離。相位緩沖段和同步跳轉寬度用來補償振蕩器容差，發(fā)生重同步時相位緩沖段會被加長或縮短。當總線發(fā)生從隱性到顯性跳變時，會產(chǎn)生同步，其作用是控制沿與采樣點之間的距離?？偩€節(jié)點在每個時間份額都會采樣總線，并與前一次采樣值進行比較，如果前一次采樣值是隱性而當前的采樣值是顯性，那么總線節(jié)點就會發(fā)生一次同步。如果跳變沿出現(xiàn)在同步段的前面，沿相位錯誤就是負的，反之就是正的。位時間各組成部分比較如表2-1所示。表2-1位時間各組成部分比較參數(shù)范圍說明分頻值[1,2,……，32]規(guī)定時間份額的長度同步段1tq固定長度，同步總線節(jié)點傳播時間段[1,2,……8]tq補償總線物理延遲時間相位緩沖段1[1,2,……8]tq重同步時可以暫時延長相位緩沖段2[1,2,……8]tq重同步時可以暫時縮短同步跳轉寬度[1,2,……4]tq長度小于相位緩沖段在幀起始時，總線會進行一次硬同步。硬同步后,位時間由每個位定時邏輯單元在同步段之后重新啟動，強迫引起硬同步的邊沿處于重新啟動位時間的同步段內。當引起重同步的沿相位錯誤幅值小于或等于同步跳轉寬度的數(shù)值時，重同步導致位時間的延長或縮短，使采樣點處于適當?shù)奈恢?。當沿相位誤差幅值大于重同步跳轉寬度時，如果相位誤差為正，相位緩沖段1延長數(shù)值等于同步跳轉寬度；如果相位誤差為負，相位緩沖段2縮短數(shù)值等于同步跳轉寬度。通過同步，總線可以有效地濾除長度小于傳播段與相位緩沖段1長度之和的噪聲。但在一個位時間里只允許一種同步發(fā)生。除了噪聲以外，絕大多數(shù)的同步都是由仲裁引起的，總線上的所有節(jié)點都要同步于最先開始發(fā)送的節(jié)點，但是由于總線延遲，節(jié)點的同步不可能達到理想的要求。如果最先發(fā)送的節(jié)點沒有贏得總線仲裁，那么所有的接收節(jié)點都要重新同步于獲得總線仲裁的節(jié)點。應答場的情況也是如此，總線上的接收節(jié)點都要同步于最先發(fā)送顯性位的節(jié)點。但是當發(fā)送節(jié)點與接收節(jié)點的時鐘周期不同并經(jīng)過多次同步累加起來,振蕩器容差會導致同步在仲裁場之后出現(xiàn)。沿相位誤差分為為正負兩種情況，相位緩沖段可以彌補沿相位誤差。如果同步段末端出現(xiàn)了一個隱性到顯性的跳變沿，那么相位緩沖段1將加長，使得跳變沿到采樣點之間的長度與沒有跳變沿出現(xiàn)時同步段到采樣點之間的長度相等。由于沿相位誤差小于同步跳轉寬度，因此重同步補償了沿相位誤差，在下一個正常位時間到來時，顯性到隱性的跳變沿就出現(xiàn)在同步段。如果一個隱性到顯性的跳變沿出現(xiàn)在相位緩沖段2，因此相位緩沖段2會縮短,并且同步段會被省略,這是因為當節(jié)點同步于邊沿時，節(jié)點無法確定處于相位緩沖段2的同步段的起始位置。由于沿相位誤差的幅值小于同步跳轉寬度,所以重同步取得的效果與第一種假設情況是一樣的。需要注意的是，相位緩沖段只是暫時的被加長或者縮短，在下一個位時間，緩沖段又會恢復預設值。同步可以消除顯性噪聲的干擾。噪聲都是在傳播段的末尾開始，長度為傳播時間段與相位緩沖段1的和。在第一種假設里，同步跳轉寬度大于或者等于噪聲跳變沿的相位誤差，因此采樣點適當移動，采樣值為隱性位，消除了噪聲。在第二種假設中，同步跳轉寬度小于沿相位誤差，采樣點移動的長度不夠，顯性值被當作總線的真實值采樣。（2）位定時和位同步的作用在CAN總線中,位定時有一點小錯誤就會導致總線性能嚴重下降。雖然在許多情況下，位同步會修補由于位定時設置不當而產(chǎn)生的錯誤，但不能完全避免出錯情況，并且在遇到兩個或多個CAN節(jié)點同時發(fā)送的情況時，錯誤的采樣點會使節(jié)點啟動錯誤認可標志，使節(jié)點不能贏得總線上的任何活動。同步跳轉寬度規(guī)定了重同步發(fā)生時采樣點在相位緩沖段內移動的距離。相位緩沖段和同步跳轉寬度用來補償振蕩器容差，發(fā)生重同步時相位緩沖段被加長或是縮短。如果總線發(fā)生從隱性到顯性的轉換時，會發(fā)生同步，它的作用是控制沿和采樣點之間的距離。總線節(jié)點在每個時間份額都會采樣總線，并與前一次采樣值進行比較，如果采樣值由隱性轉換為顯性，則總線節(jié)點發(fā)生同步。假如跳變沿發(fā)生在同步段的前面，沿相位誤差就是負的，否則為正。在幀起始時，總線進行一次硬同步。位時間由每個位定時邏輯單元在同步段之后重新啟動。當引起重同步的沿相位錯誤幅值小于或等于同步跳轉寬度時，重同步導致位時間的改變，使采樣點處于適當?shù)奈恢?。當引起重同步的沿相位錯誤幅值大于同步跳轉寬度時，若相位誤差為正，相位緩沖段1延長的數(shù)值等于同步跳轉寬度。若相位誤差為負，相位緩沖段2縮短的數(shù)值等于同步跳轉寬度。同步后可以使得總線有效地濾除長度小于傳播時間段與相位緩沖段1長度之和的噪聲。在一個位時間里只允許一種同步發(fā)生。除了噪聲，大多數(shù)的同步都是由仲裁引起的?？偩€上的所有節(jié)點都要同步于最先開始發(fā)送的節(jié)點，但是由于總線的延遲，節(jié)點的同步不可能達到理想的要求。若最先發(fā)送的節(jié)點沒有贏得總線仲裁，則所有的接收節(jié)點都要重新同步于贏得總線仲裁的節(jié)點。但是當發(fā)送節(jié)點與接收節(jié)點的時鐘周期不同并經(jīng)過多次同步同步累加，振蕩器的容差會導致同步在仲裁場之后出現(xiàn)。2.2.4CAN報文濾波技術CAN總線中，有很多種的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方式，如點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式。以上幾種方式的選擇和轉換就是通過CAN總線中的報文濾波技術實現(xiàn)得以的。有兩種不同的過濾模式可在模式寄存器中選擇：（1）單濾波器模式。（2）雙濾波器模式。2.2.5CAN通信錯誤及處理（1）CAN總線通信錯誤的原因CAN總線有五種錯誤類型，以下是錯誤類型的區(qū)別以及產(chǎn)生的原因。①位錯誤：某個節(jié)點在向總線發(fā)送一位數(shù)據(jù)的同時也在監(jiān)視總線。當監(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錯誤。但也有例外的情況：在仲裁場的填充位流期間或應答間隙某節(jié)點送出隱性位而檢測到顯性位時，不視為位錯誤。送出認可錯誤標注的發(fā)送器，在檢測到顯位時，不視為位錯誤。②填充錯誤：在應使用位填充方法進行編碼的報文中，出現(xiàn)了第六個連續(xù)相同的位電平時，將檢出一個位填充錯誤。③CRC錯誤：CRC序列是由發(fā)送器CRC計算的結果組成的。接收器以與發(fā)送器相同的方法計算CRC。如果計算結果與接收到的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應答錯誤：在應答間隙，發(fā)送器未檢測到顯位時，則由它檢出一個應答錯誤。（2）錯誤的檢測與處理如果其中一個站檢測到出錯條件后，它將發(fā)送錯誤標識進行標定。任何站檢出位錯誤、填充錯誤、形式錯誤和應答錯誤時，由其下一位開始發(fā)送出錯標識。CAN總線中有三種故障狀態(tài):錯誤激活狀態(tài)、錯誤認可狀態(tài)和總線關閉狀態(tài)。①主動錯誤模式（錯誤激活狀態(tài)）當一個錯誤主動節(jié)點檢測到某個錯誤時，它將發(fā)送一個錯誤主動幀，該幀由6個連續(xù)的顯性位組成，這一發(fā)送將覆蓋其他任何同時生成的發(fā)送，并導致其他所有節(jié)點都檢測到一個填充錯誤，并依次放棄當前幀。當處于錯誤主動狀態(tài)的節(jié)點檢測到一個發(fā)送問題時，它將發(fā)出一個活動錯誤幀，以避免所有其他節(jié)點接收信息包。無論檢測到錯誤的節(jié)點是否要接收這個數(shù)據(jù)，它都要執(zhí)行這個過程。②被動錯誤模式（錯誤認可狀態(tài)）當一個錯誤被動節(jié)點檢測到上述的某一個錯誤時，它將發(fā)出一個錯誤被動幀，該幀由6個連續(xù)的隱性位組成，這個幀可能會被同時出現(xiàn)的其他發(fā)送所覆蓋。如果其它站點沒有檢測到這一錯誤，將不會引起丟棄當前幀。③離線模式（總線關閉狀態(tài)）處于離線狀態(tài)下的節(jié)點不允許對總線有任何影響。處于離線狀態(tài)下的節(jié)點在邏輯上與網(wǎng)絡斷開。檢測到出錯條件的站通過發(fā)送出錯誤標識進行標定。對于錯誤激活節(jié)點，該標識為活動錯誤標識；對于錯誤認可節(jié)點，該標識為認可錯誤標識。錯誤激活單元可以照常參與總線的通信，當檢測出錯誤時，送出一個活動錯誤標識。錯誤認可節(jié)點可以參與總線通信，但是不允許它送出活動錯誤標識，只能送出認可錯誤標識。并且發(fā)送后仍為錯誤認可狀態(tài)，直到下一次發(fā)送初始化?？偩€關閉狀態(tài)不允許單元節(jié)點對總線有任何影響。為了界定故障，在每個總線單元中都設有兩種計數(shù)，發(fā)送出錯計數(shù)和接收錯誤計數(shù)。每監(jiān)測到一個接收錯誤其錯誤計數(shù)加1。每監(jiān)測到一個發(fā)送錯誤其錯誤計數(shù)加8，發(fā)送錯誤更容易被察覺到。（3）常見總線故障原因常見總線故障原因主要是硬件故障和軟件故障兩個方面：硬件故障的原因是波特率不一致，終端電阻失配；軟件故障的原因是CAN錯誤中斷。2.3通信協(xié)議的編制2.3.1CAN2.0B協(xié)議（1）CAN2.0B標準幀數(shù)據(jù)格式CAN標準幀信息分為兩部分:信息和數(shù)據(jù)部分。前3個字節(jié)為信息部分。第1個字節(jié)是幀信息，F(xiàn)F為幀格式;RTR位為遠程發(fā)送請求，0—發(fā)送數(shù)據(jù)幀，1—發(fā)送遠程幀;X位為無關位;最后4位DLC是數(shù)據(jù)長度，即所發(fā)數(shù)據(jù)的實際長度，單位:字節(jié)。第2，3個字節(jié)的前n位為CAN_ID標識符(2個字節(jié))，其余八個字節(jié)是數(shù)據(jù)部分，存有實際發(fā)送的數(shù)據(jù)，詳見下表2.2所示。表2-2標準幀數(shù)據(jù)格式76543210字節(jié)1FFRTRXXDLC(數(shù)據(jù)長度)字節(jié)2（地址標識符）ID.28-ID.21字節(jié)3ID.20-ID.18XXXXX字節(jié)4數(shù)據(jù)1字節(jié)5數(shù)據(jù)2字節(jié)6數(shù)據(jù)3字節(jié)7數(shù)據(jù)4字節(jié)8數(shù)據(jù)5字節(jié)9數(shù)據(jù)6字節(jié)10數(shù)據(jù)7字節(jié)11數(shù)據(jù)8（2）CAN2.0B擴展幀數(shù)據(jù)格式CAN2.0B擴展幀信息分為兩部分，信息和數(shù)據(jù)部分。前5個字節(jié)為信息部分。第一個字節(jié)是幀信息，F(xiàn)F為幀格式;RTR位為遠程發(fā)送請求，發(fā)送數(shù)據(jù)幀為0，發(fā)送遠程幀時為1;X位為無關位;最后4位DLC是數(shù)據(jù)長度，即所發(fā)數(shù)據(jù)的實際長度，單位:字節(jié)。第2、3、4、5字節(jié)的前29位為標識符(4個字節(jié))。其余八個字節(jié)是數(shù)據(jù)部分，存有實際要發(fā)的數(shù)據(jù)。詳見表2-3所示.表2-3擴展幀數(shù)據(jù)格式76543210字節(jié)1FFRTRXXDLC（數(shù)據(jù)長度）字節(jié)2（地址標識符）ID.28~ID.21字節(jié)3ID.20~ID.13字節(jié)4ID.12~ID.5字節(jié)5ID.4~ID.0XXX字節(jié)6數(shù)據(jù)1字節(jié)7數(shù)據(jù)2字節(jié)8數(shù)據(jù)3字節(jié)9數(shù)據(jù)4字節(jié)10數(shù)據(jù)5字節(jié)11數(shù)據(jù)6字節(jié)12數(shù)據(jù)7字節(jié)13數(shù)據(jù)82.3.2應用層通信協(xié)議在CAN的技術規(guī)范中，規(guī)定了CAN分為鏈路層和物理層兩層，用戶在設計通信軟件時，必須先根據(jù)需求設計合適的CAN總線通信協(xié)議，才能完成數(shù)據(jù)準確可靠的傳送，這對于CAN的開發(fā)和應用至關重要。在本課題中我們基于CAN2.0B協(xié)議充分考慮了整個系統(tǒng)的設計需求，設計出了適合自己應用的通信協(xié)議，進而有效利用了系統(tǒng)的資源，應用時非常方便和靈活。在設計系統(tǒng)的應用層通信協(xié)議時，需要考慮以下兩個方面:（1）結合系統(tǒng)的設計要求，分析通信中所有信息對象，確定需要支持的通信傳輸模式。（2）確定標識符的分配方案，定義幀格式。標識符是CAN總線實現(xiàn)仲裁的依據(jù)，也是協(xié)議的關鍵。其分配方案要滿足各節(jié)點及信息對優(yōu)先級的要求。要注意標識符的格式要為信息過濾提供方便。利用驗收濾波器，采用合適的濾波方式，若總線節(jié)點以及消息種類不多的情況下，應盡量使用標準幀格式。因此，針對網(wǎng)絡系統(tǒng)的要求，定義如下：①因為SJA1000系列CAN控制器完全支持CAN2.0B協(xié)議，而且Pelican模式檢錯能力特別強，考慮到網(wǎng)絡的兼容性及擴展性，采用了Pelican模式。②考慮到自定義協(xié)議所針對的網(wǎng)絡，總線上節(jié)點及消息種類不多，采用標準幀格式，每幀字節(jié)少，可加快通訊速率。③采用總線仲裁技術:只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。如果兩個或兩個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。通過使用了標識符的逐位仲裁可以解決這個沖突。CAN網(wǎng)絡上任意節(jié)點均可在任意時刻主動的向網(wǎng)絡上其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，當多個節(jié)點同時向總線上發(fā)送信息時，非破壞性總線仲裁技術使優(yōu)先級低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，這樣網(wǎng)絡上的節(jié)點可以根據(jù)信息的不同分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求，如果需要有一個更高優(yōu)先級緊急信號，我們在標識符中設了一個緊急優(yōu)先位，其設為0，則優(yōu)先級別相對于其它傳送的地址為最高，這樣可以在網(wǎng)絡上傳送一些緊急的信號，例如報警信息等。④假定網(wǎng)絡上有兩個節(jié)點同時向一個目標節(jié)點傳送信息時，如果標識符主要比較接收方地址，則不能更方便的區(qū)別優(yōu)先級，如果針對發(fā)送方地址，則可以根據(jù)CAN總線仲裁技術，小地址優(yōu)先發(fā)送，所以本協(xié)議優(yōu)先級針對的是發(fā)送節(jié)點地址。⑤CAN網(wǎng)絡上的節(jié)點在通信時，每一個被接收的報文都有一個身份標識，通過局部接收屏蔽寄存器的設定標識碼是否參與濾波，以此來設定網(wǎng)絡上每一個節(jié)點的地址。2.3.3自定義應用層協(xié)議本系統(tǒng)采用CAN2.0B的技術規(guī)范及格式，設計了適合自己應用的通信協(xié)議，即命令+參數(shù)的形式。表2-4用戶通信協(xié)議幀格式76543210PRI源地址（0~109）（發(fā)送方地址）幀類型0每幀字節(jié)數(shù)目標地址（接收方地址）Comd1Comd2物理變量序號Data0Data1Data2Data3Data4（1）PRI為保留位，作為優(yōu)先級位，l為低優(yōu)先級，0為高優(yōu)先級，在此基礎上再由源地址決定其他優(yōu)先級，低地址優(yōu)先級高。本位可有效支持緊急信號傳送，如報警等。（2）幀類型:100為單幀廣播，000為單幀點對點，110為多幀廣播，011為多幀點對點。（3）Comdl，Comd2為命令，功能定義很多，見表2-5。（4）物理變量序號范圍:0~255。（5）data0~data3為一個物理變量數(shù)據(jù)，四字節(jié)長整數(shù)，原碼表示。表2-5Comdl與Comd2功能定義Comd1Comd2功能定義‘A’‘i’初始化站點‘A’‘R’模擬量請求‘A’‘I’采集模擬量數(shù)據(jù)輸入‘A’‘O’控制輸出模擬量數(shù)據(jù)輸出‘D’‘R’開關量請求‘D’‘I’采集開關量輸入‘D’‘O’控制開關量輸出‘S’‘R’狀態(tài)參數(shù)請求‘S’‘Q’狀態(tài)參數(shù)請求‘S’‘I’狀態(tài)參數(shù)輸入‘P’‘O’控制參數(shù)輸出‘A’‘R’報警狀態(tài)請求‘R’‘S’響應依據(jù)協(xié)議，系統(tǒng)的工作過程是主節(jié)點向從節(jié)點發(fā)送控制命令，從節(jié)點識別這些控制命令，并執(zhí)行相應操作，并根據(jù)需要主動向主節(jié)點發(fā)送本節(jié)點的信息，即監(jiān)測點信息，主節(jié)點可將節(jié)點發(fā)送的信息儲存下來，采取相應的措施。例如:網(wǎng)絡上主節(jié)點要求從節(jié)點地址為3的節(jié)點上傳第三通道的模擬量數(shù)據(jù)，則按照協(xié)議，主節(jié)點發(fā)送信息到從節(jié)點3:00h，0Bh，03h，41h，52h，03h，00h，00h，00h，00h，00h。從節(jié)點接到該幀信息后，根據(jù)協(xié)議分析接收到的信息，發(fā)送第三通道的模擬量數(shù)據(jù)給主節(jié)點:03h，0Bh，00h，41h，49h，03h，ADdata(6)h，ADdata(7)h，00h，00h。其中ADdata(6)為第三通道中的模擬量數(shù)據(jù)的低2位，ADdata(7)為第三通道中的模擬量數(shù)據(jù)的高八位。主節(jié)點接收到該模擬量數(shù)據(jù)后儲存下來，并根據(jù)需要處理接收到的數(shù)據(jù)。值得注意的是Comdl與Comd2功能定義中的功能碼（字母）在幀中指的是該字母對應的ASCⅡ碼的值（十六進制形式表示）。比如上例中的模擬量請求，則Comdl與Comd2的功能碼對應為‘A’和‘R’（查表2-5），查ASCⅡ碼表可知‘A’的十進制值為65，對應的十六進制為41?！甊’的十進制值為82，對應的十六進制為52。所以對應的Comdl與Comd2的功能碼41h，52h。第3章基于CAN監(jiān)控系統(tǒng)的整體設計本課題結合CAN總線技術與以太網(wǎng)技術，設計了一個基于CAN總線的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對選用的執(zhí)行部件的遠程監(jiān)控。在該遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過CAN總線進行收發(fā)?；贑AN總線技術，選用合適的iCAN功能模塊，構建CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)，并通過CAN－EtherNet服務器（CAN到EtherNet的轉換器）接口連接至以太網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸。3.1監(jiān)控網(wǎng)絡的結構3.1.1遠程監(jiān)控系統(tǒng)的層次結構工業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)由下往上可以分為三個層次結構：底層控制網(wǎng)絡、企業(yè)內部網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。底層現(xiàn)場控制網(wǎng)絡可以采用現(xiàn)場總線構成，上面兩層常采用以太網(wǎng)。底層控制網(wǎng)絡與上層網(wǎng)絡通常有兩種連接方式：（1）網(wǎng)關。網(wǎng)關稱為網(wǎng)間協(xié)議轉換器，專門用于連接采用不同通信協(xié)議和介質的兩個或多個網(wǎng)絡，實現(xiàn)網(wǎng)絡間的數(shù)據(jù)傳輸。當一個報文要求從一個網(wǎng)段傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)段時，網(wǎng)關需要完成對報文的接收、翻譯和轉發(fā)工作。底層控制網(wǎng)絡和上層控制網(wǎng)絡采用不同的通信協(xié)議和介質，要實現(xiàn)這兩種網(wǎng)絡之間的通信，可以使用網(wǎng)關來實現(xiàn)兩種通信協(xié)議的轉化。（2）Web服務器。Web技術是Internet的核心技術之一，以HTTP技術為基礎，具有簡單、高效、跨平臺的特點。借助Web服務器和瀏覽工具可以實現(xiàn)底層控制網(wǎng)絡和上層網(wǎng)絡間的數(shù)據(jù)信息的交換?？刂凭W(wǎng)絡中的狀態(tài)信息通過Web服務器以網(wǎng)頁的形式發(fā)布出去，遠程用戶通過Web瀏覽器查看這些信息，還可以通過表單的形式向Web服務器發(fā)出請求，實現(xiàn)對控制網(wǎng)絡的遠程控制。在本設計中，底層網(wǎng)絡與上位機網(wǎng)絡的連接是通過集成的CANET-E以太網(wǎng)-CAN轉換器接口卡實現(xiàn)的。3.1.2遠程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控模式（1）C/S遠程監(jiān)控模式傳統(tǒng)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S模式，C/S又稱客戶、服務器模式。服務器通常采用高性能的PC、工作站或小型機，并采用大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如Oracle、Sybase、Informix或SQLServer?？蛻舳诵枰惭b專用的客戶端軟件。①C/S優(yōu)點能充分發(fā)揮客戶端PC的處理能力，很多工作可以在客戶端處理后再提交給服務器，所以客戶端的響應速度快。②C/S的缺點客戶端需要安裝專用的客戶端軟件，不同的系統(tǒng)需要不同的客戶端應用程序，可移植性差；難以維護和升級，系統(tǒng)更新所需要的工作量大。系統(tǒng)軟件升級時，每一臺客戶機需要重新安裝，其維護和升級的成本非常高。（2）B/S遠程監(jiān)控模式隨著Internet技術的興起，B/S模式得到迅速的發(fā)展。B/S是Brower/Server的縮寫，是指在TCP/IP的支持下，以HTTP為傳輸協(xié)議，客戶端通過Brower訪問Web服務器以及與之相連的后臺數(shù)據(jù)庫的技術和體系結構。它由瀏覽器、Web服務器、應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器，并將獲得的結果以HTML的形式返回客戶端瀏覽器。在這種結構下，用戶工作界面是通過IE瀏覽器來實現(xiàn)的。①B/S模式的優(yōu)點：運行和維護比較方便，能實現(xiàn)不同的人員，從不同的地點，以不同的接入方式（比如LAN、WAN、Internet/Intranet等）訪問和操作共同的數(shù)據(jù)。②B/S模式的缺點：對企業(yè)外網(wǎng)的環(huán)境依賴性太強，由于各種原因引起企業(yè)外網(wǎng)的中斷都會造成系統(tǒng)癱瘓。（3）選擇B/S模式的原因由于網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的C/S監(jiān)控模式的缺點不斷暴露出來，促使B/S監(jiān)控模式的產(chǎn)生和發(fā)展。B/S模式監(jiān)控系統(tǒng)由瀏覽器、應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器組成，也稱為“瘦客戶”模式。采用B/S監(jiān)控模式，無需開發(fā)各種各樣的客戶端應用程序，使客戶端操作界面得到統(tǒng)一，簡潔美觀；客戶端不需要維護，系統(tǒng)的維護工作都集中在服務器上，有利于系統(tǒng)的維護和升級。因此，本論文中也采用了B/S模式來實現(xiàn)。3.2遠程監(jiān)控中的器件介紹3.2.1USBCAN-II/I智能CAN接口卡一般來說計算機本身不帶CAN接口，所以直接使用計算機和CAN網(wǎng)絡是不能互聯(lián)的。但是很多商用或者工業(yè)應用計算機控制系統(tǒng)都離不開CAN-bus，因此必須使用計算機現(xiàn)有的通訊接口（如PCI，USB等）適配、轉換為CAN-bus接口，那么CAN接口卡的作用就是給計算機增加CAN-bus現(xiàn)場總線接口功能。器件圖片如圖3.1所示。USBCAN-I/II智能CAN接口卡是與USB1.1總線兼容的，帶有1路/2路CAN接口的智能型CAN數(shù)據(jù)接口卡。采用USBCAN-I/II智能CAN接口卡，PC可以通過USB總線連接至CAN網(wǎng)絡，構成實驗室、工業(yè)控制、智能小區(qū)等CAN網(wǎng)絡領域中數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)采集。圖3.1USBCAN-I/II智能CAN接口卡USBCAN-I/II智能CAN接口卡是CAN產(chǎn)品開發(fā)、CAN數(shù)據(jù)分析的強大工具；同時，具有體積小、即插即用等特點，也是便攜式系統(tǒng)用戶的最佳選擇。表3.1CAN-bus接口卡型號PC接口型號通道數(shù)Windowsdirvers其他系統(tǒng)PCIPCI-5110單路智能CAN接口卡1Win98,Me,2000,XPLinuxVxworksPCI-5121雙路智能CAN接口卡2Win98,Me,2000,XPLinuxVxworksPCI-9810單路非智能CAN接口卡1Win98,Me,2000,XP—PCI-9820雙路非智能CAN接口卡2Win98,Me,2000,XPLinuxPCI-9840四路非智能CAN接口卡4Win98,Me,2000,XP—PCI-2140高速CAN接口卡2Win98,Me,2000,XP—USBUSBCAN-Ⅰ單路智能CAN接口卡1Win98,Me,2000,XPLinuxUSBCAN-Ⅱ雙路智能CAN接口卡2Win98,Me,2000,XPLinuxISAISA-9620雙路非智能CAN接口卡2DOS,Win98,Me,2000—USBCAN-I/II接口卡上自帶光電隔離模塊，使USBCAN-I/II接口卡避免由于地環(huán)流的損壞，增強系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中使用的可靠性。器件規(guī)格:CAN通訊接口：DB9針型插座，符合DeviceNet和CANopen標準；工作溫度：0℃～+70℃；存儲溫度：-20℃～+80℃；物理尺寸：標準PCI短卡(130mm*90mm)。器件特點：PC接口：便攜式USB1.1接口；通道數(shù)量：USBCAN-II，2路獨立CAN通道；USBCAN-I，1路獨立CAN通道。CAN協(xié)議：按CAN2.0B規(guī)范，兼容CAN2.0A；CAN波特率：可編程任意設置，范圍在5Kbps～1Mbps之間；最高幀流量：每通道5000幀/秒；CAN總線隔離：2500VDC；CAN控制器：NXPSJA1000T；CAN收發(fā)器：NXPPCA82C250；板載緩存：接收緩存100,000幀，發(fā)送緩存16幀。3.2.2CAN-bus總線生產(chǎn)控制室自動化裝置生產(chǎn)控制室自動化裝置節(jié)點1節(jié)點N 物理層接口CAN控制器微控制模塊應用接口圖3.2CAN總線系統(tǒng)組成雙絞線具有以下特點：技術上容易實現(xiàn)，連接方便，造價低，可以降低控制網(wǎng)絡的成本，適于底層控制網(wǎng)絡的應用；理論上節(jié)點數(shù)無限制，對環(huán)境的電磁輻射有一定抑制能力；隨著頻率的增長，雙絞線線對的衰減迅速提高；雙絞線有所謂的近端串擾。目前，采用雙絞線的CAN總線分布式系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛應用，如汽車電子、電梯控制、電力系統(tǒng)、遠程傳輸?shù)取D3.2為CAN總線系統(tǒng)組成。3.2.3模擬量輸出模塊iCAN4400iCAN-4400AO功能模塊提供電流或者電壓輸出信號。iCAN-4400模塊具有4路模擬量輸出通道，可輸出1～5V電壓或者4～20mA電流信號。模塊在工作時，網(wǎng)絡中的主控設備通過CAN總線將輸出的數(shù)據(jù)傳送給模塊，模塊通過光電隔離送到DA模塊中輸出。輸出信號類型可以通過跳線器選擇電壓輸出或者電流輸出。基本參數(shù)：電源具有極性反接保護功能；模塊電源：單電源供電，供電電壓為+10V～+30VDC；CAN控制器