基于CAN總線的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于CAN的工業(yè)監(jiān)控通訊THESUPERVISE-CONTROLANDCOMMUNICATIONBASEDONCAN畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書班級(jí)2005級(jí)機(jī)械1班學(xué)生姓名某某某學(xué)號(hào)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(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控中心和遠(yuǎn)動(dòng)終端（RTU）需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，CAN總線作為國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線之一，也越來越多地應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域。利用CAN接口可以向CAN總線接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN智能節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)與控制。2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù)：（1）了解CAN總線的工作原理和相關(guān)的技術(shù)和協(xié)議。自行查閱有關(guān)資料，查閱的參考文獻(xiàn)不少于30篇，其中外文期刊資料不少于5篇。（2）熟悉并運(yùn)用iCAN實(shí)驗(yàn)教學(xué)開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)單節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)自發(fā)自收和雙方數(shù)據(jù)收發(fā)等相關(guān)通訊實(shí)驗(yàn)。（3）基于CAN總線技術(shù)，選用合適的iCAN功能模塊，構(gòu)建CAN現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。（4）用VC++程序設(shè)計(jì)語言編制上位機(jī)程序，連接CAN總線并實(shí)現(xiàn)控制功能；調(diào)試、測(cè)試程序，以驗(yàn)證其功能。（5）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）不少于二萬八千字。畢業(yè)論文要介紹CAN技術(shù)規(guī)范及協(xié)議、構(gòu)成iCAN網(wǎng)絡(luò)各部件、上位機(jī)軟件的開發(fā)、原理及流程圖、開發(fā)技巧和難點(diǎn)的解決等。3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共15周）第一部分 查詢參考文獻(xiàn)，資料，翻譯外文資料。(2周)第二部分 畢業(yè)實(shí)習(xí)、調(diào)研。(1周)第三部分 根據(jù)iCAN實(shí)驗(yàn)，了解和熟悉iCAN通信機(jī)理。(3周)第四部分 編寫程序源代碼，完成通信方案的詳細(xì)設(shè)計(jì)。(5周)第五部分 調(diào)試、測(cè)試程序，整理文檔資料，對(duì)關(guān)鍵程序行的注釋。(2周)第六部分 撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書）。(1周)評(píng)閱及答辯 (1周)備注指導(dǎo)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(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控中心和遠(yuǎn)動(dòng)終端（RTU）需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，CAN總線作為國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線之一，并且逐漸占據(jù)總線領(lǐng)導(dǎo)地位，由于具有可靠性高、成本低、容易實(shí)現(xiàn)、協(xié)議完全透明、可擴(kuò)展性強(qiáng)、組建系統(tǒng)非常靈活等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)際工程應(yīng)用中占據(jù)了較大的份額，并且CAN總線已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制、小區(qū)智能監(jiān)控等領(lǐng)域。利用CAN接口可以向CAN總線接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN智能節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)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(chǎng)的信號(hào)并傳送到主機(jī)或者控制遠(yuǎn)端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。本文通過iCAN實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)CAN現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成和通信協(xié)議進(jìn)行分析研究，根據(jù)CAN總線的技術(shù)規(guī)范和相關(guān)協(xié)議，并結(jié)合設(shè)計(jì)系統(tǒng)的要求制定了基于CAN2.0B協(xié)議的面向應(yīng)用層的CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，該通信協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)幀格式；基于iCAN實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，研究了單節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)自發(fā)自收和雙方數(shù)據(jù)收發(fā)的通信實(shí)驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)其通訊的功能；為了使CAN系統(tǒng)更好地為客戶和技術(shù)人員所用，增強(qiáng)其可用性，本文將計(jì)算機(jī)PC作為主節(jié)點(diǎn)，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(jī)節(jié)點(diǎn)界面控制程序，該界面人機(jī)交互能力強(qiáng)，方便用戶對(duì)底層運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制?？傊疚奶岢龅膇CAN現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)功能完備，可以根據(jù)實(shí)際的控制功能需要選用相應(yīng)的執(zhí)行器件來進(jìn)行擴(kuò)展，同時(shí)兼容性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)以及通信靈活。利用該網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的基于CAN總線的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)既適用于數(shù)據(jù)采集，又適用于控制場(chǎng)合，可方便的構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線多主從分散型測(cè)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：CAN總線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制MFC主節(jié)點(diǎn)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(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 21.2.1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn) 21.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線的幾種類型 21.3CAN總線歷史的發(fā)展及國內(nèi)外的現(xiàn)狀 41.4本文研究的主要內(nèi)容和意義 6第2章CAN局域網(wǎng)技術(shù)及其規(guī)范 82.1CAN總線的特點(diǎn)及與其它總線的比較 82.2CAN技術(shù)規(guī)范 92.2.1CAN的基本概念 92.2.2CAN的報(bào)文傳送與通信幀結(jié)構(gòu) 102.2.3位定時(shí)與同步 132.2.4CAN報(bào)文濾波技術(shù) 152.2.5CAN通信錯(cuò)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(yīng)用層通信協(xié)議 182.3.3自定義應(yīng)用層協(xié)議 19第3章基于CAN監(jiān)控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 213.1監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 213.1.1遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 213.1.2遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控模式 213.2遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)和原理 303.3.2CAN收發(fā)器：PHILIPSPCA82C251 303.3.3CAN網(wǎng)絡(luò)抗干擾性設(shè)計(jì) 313.4搭建遠(yuǎn)程監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò) 313.3.1如何搭建iCAN網(wǎng)絡(luò) 313.3.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu) 31第4章上位機(jī)程序的編制 344.1PC機(jī)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(jī)控制程序 354.2.1界面框架設(shè)計(jì) 364.2.2界面程序設(shè)計(jì) 374.2.3模塊對(duì)話框的界面設(shè)計(jì) 434.3模塊對(duì)話框的調(diào)用問題 464.3.1模態(tài)對(duì)話框和非模態(tài)對(duì)話框的區(qū)別 464.3.2非模態(tài)模塊對(duì)話框的調(diào)用 474.4MFC編程總結(jié) 48結(jié)論 51致謝 53參考文獻(xiàn) 54附錄 56第1章緒論本課題是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和人們對(duì)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(biāo)準(zhǔn)的CAN現(xiàn)場(chǎng)總線來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的發(fā)送/接收。CAN現(xiàn)場(chǎng)總線以其可靠性高、實(shí)時(shí)性好、同時(shí)又具有價(jià)格低、容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和芯片技術(shù)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(luò)幾乎深入到我們生活的每一個(gè)角落，以現(xiàn)場(chǎng)總線為代表的控制網(wǎng)絡(luò)也在工業(yè)以及其他的控制領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。同時(shí)隨著工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，人們對(duì)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(hào)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(jìn)一步提高，不但能把一組儀表的信息集成到一起，對(duì)于有些小系統(tǒng)甚至能把整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)控信息集中到一起，為信息的綜合、改變控制方案、實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制提供了有效的途徑，不過，這時(shí)的信息還只能是測(cè)控信息，與管理有關(guān)的信息很少;集散式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了測(cè)控、管理信息的集成，但集成的程度仍然有限，沒能實(shí)現(xiàn)通信的全數(shù)字化，影響了信息的交換;基于網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)為信息的進(jìn)一步集成提供了有效的技術(shù)保證。現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在制造或過程區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。它也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。以現(xiàn)場(chǎng)總線為核心的工業(yè)控制系統(tǒng)，稱為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS(FieldbusControlSystem)。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，以現(xiàn)場(chǎng)總線作為紐帶，將掛接在總線上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成自動(dòng)化系統(tǒng)，各種現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備分別作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間、現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)與過程控制管理層之間的信息傳遞與溝通，并實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的綜合自動(dòng)化功能。21世紀(jì)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)將成為控制領(lǐng)域的主流，CAN總線由于具有高可靠性，成本低，容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)總線的工程應(yīng)用中占了很大的比重。CAN廣泛應(yīng)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(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，在傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)中采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接，位于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)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(chǎng)的執(zhí)行器、開關(guān)、馬達(dá)之間均一對(duì)一的物理連接;而在FCS中，由于通信能力的提高，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)可以將它們簡(jiǎn)單地串行連接在一起。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的全分布特點(diǎn)為系統(tǒng)的大量信息集成提供了基礎(chǔ)，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(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)（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(shè)備之間可進(jìn)行互連并實(shí)現(xiàn)信息交換，現(xiàn)場(chǎng)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(luò)的開放系統(tǒng)。一個(gè)開放系統(tǒng)，它可以與任何遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其他設(shè)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(shí)現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳達(dá)與溝通，可實(shí)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)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(shè)備可進(jìn)行互換而實(shí)現(xiàn)互用。（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化和功能自治性它將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即可完成自動(dòng)控制的基本功能，并可隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身己經(jīng)可以完成自動(dòng)控制的基本功能，使得現(xiàn)場(chǎng)總線己構(gòu)成一種新的全分布式控制的體系結(jié)構(gòu)。這從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制體系，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。（5）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性工作在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備前端，作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場(chǎng)總線，是專為在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境工作而設(shè)計(jì)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(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)送電與通信，并可滿足安全防爆要求等。1.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線的幾種類型現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)起源于歐洲，目前以歐美地區(qū)最為發(fā)達(dá)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上出現(xiàn)過近200種總線。經(jīng)過十余年的發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)總線：（1）基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)FF是在過程自動(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)。FF是符合IEC現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)。它以ISO\OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用層增加了用戶層。FF開發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線技術(shù)，Hl=31.25Kbps)已經(jīng)完成，HZ(高速現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，HZ=IMbPs~2.5MbPs)正在開發(fā)之中。其物理媒介的傳輸信號(hào)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?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(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，通信速率從300bps到1.5Mbps不等。直接通信距離可達(dá)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(zhì)，并開發(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)。它適用各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域，據(jù)稱到1996年己有2600家用戶和廠家，遍及56個(gè)國家和地區(qū)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、樓宇自動(dòng)化、能源管理、工廠自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)控制、家庭自動(dòng)化等領(lǐng)域，在其銷售額中，40%用于工業(yè)控制，30%用于樓宇自動(dòng)化，30%用于其它自控領(lǐng)域。（3）PROFIBUSPROFIBUS是德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19254及歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170，由PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA組成。DP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。FMS意為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化等。PA適用于過程自動(dòng)化的總線類型。后來，PROFIBUS與以太網(wǎng)相結(jié)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(yīng)用層，傳輸速率為9.6bps~12Mbps，傳輸介質(zhì)是雙絞線或光纜。最多可掛接127個(gè)節(jié)點(diǎn)。（4）CAN(ControlAreaNetwork)是控制器局域網(wǎng)的簡(jiǎn)稱。由德國Bosoh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，它廣泛用于離散控制領(lǐng)域。CAN協(xié)議也是建立在ISO\OSI模型基礎(chǔ)上。模型結(jié)構(gòu)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(zhì)為雙絞線。通信速率可達(dá)1Mbps/40m?？蓲旖?10個(gè)設(shè)備。CAN總線采用短幀結(jié)構(gòu)，抗干擾能力強(qiáng)，支持多主通信和優(yōu)先級(jí)通信，并采用非破壞性總線仲裁技術(shù)。（5）DeviceNet即設(shè)備網(wǎng)。DeviceNet總線技術(shù)是在CAN技術(shù)上發(fā)展起來的，是一種低成本的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。DeviceNet在CAN的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的基礎(chǔ)上又定義了應(yīng)用層，收發(fā)器和傳輸介質(zhì)使得在通信方面更完善，并為上層的應(yīng)用提供了更完善的接口。1.3CAN總線歷史的發(fā)展及國內(nèi)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(qū)動(dòng)技術(shù)。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(zhǔn)備作為半導(dǎo)體生產(chǎn)的主要產(chǎn)商。當(dāng)時(shí)來自德國的一名大學(xué)教授WolfhardLawrenz博士，他給出了新網(wǎng)絡(luò)方案的名字──“ControllerAreaNetwork”,簡(jiǎn)稱CAN。1986年2月，RobertBosch公司在SAE（汽車工程協(xié)會(huì)）大會(huì)上介紹了一種新型的串行總線──CAN，都是CAN誕生的時(shí)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(chǎng)總線也應(yīng)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(nèi)最重要的總線之一，甚至領(lǐng)導(dǎo)著串行總線。在1999年，接近6000萬個(gè)CAN控制器投入應(yīng)用。2000年，CAN器件的市場(chǎng)銷售額超過1億個(gè)。這種多主網(wǎng)絡(luò)方案基于非破壞性的仲裁機(jī)制，能夠確保高優(yōu)先級(jí)報(bào)文的無延遲傳輸，并且，不需要在總線上設(shè)置主控制器。此外，Bosch公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)種在CAN中的的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制。該錯(cuò)誤檢測(cè)也包括自動(dòng)斷開故障節(jié)點(diǎn)功能，以確保能繼續(xù)進(jìn)行剩余節(jié)點(diǎn)之間的通信。傳輸?shù)膱?bào)文并非根據(jù)報(bào)文發(fā)送器/接收器的節(jié)點(diǎn)地址識(shí)別（幾乎其他的總線都是如此），而是根據(jù)報(bào)文的內(nèi)容識(shí)別。同時(shí)，用于識(shí)別報(bào)文的標(biāo)識(shí)符也規(guī)定了該報(bào)文在系統(tǒng)中的優(yōu)先級(jí)。1987年中期，Intel比計(jì)劃提前兩個(gè)月交付了首枚CAN控制器82526，這是CAN方案首次通過硬件實(shí)現(xiàn)。不久之后，Philips半導(dǎo)體公司推出了82C200.這兩枚最先的CAN控制器在驗(yàn)收濾波和報(bào)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(bào)文數(shù)目相對(duì)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(yàn)收濾波和報(bào)文控制方面仍有相當(dāng)?shù)牟煌?，制造出BasicCAN和FullCAN兩大陣營。起先研究CAN是應(yīng)用于客車系統(tǒng)的。但它的第一市場(chǎng)卻應(yīng)用到別的領(lǐng)域。比如荷蘭的電梯廠商使用了CAN總線，瑞士將CAN應(yīng)用到紡織機(jī)械當(dāng)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(gòu)成X光機(jī)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。1990年，開始建立一個(gè)用戶組織，將不同的解決方案標(biāo)準(zhǔn)化。1992年，討論建立一個(gè)促進(jìn)CAN技術(shù)發(fā)展的中心平臺(tái)，同時(shí)針對(duì)串行總線市場(chǎng)進(jìn)行分析。1992年五月，CiA(CANinAutomation)用戶集團(tuán)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(wù)是規(guī)定CAN的應(yīng)用層。在制定CAN的應(yīng)用規(guī)范時(shí)，CiA用于專家和學(xué)習(xí)者之間的交流。2.CAN應(yīng)用領(lǐng)域及前景展望由于其性能穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括大型儀器設(shè)備，傳感器技術(shù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(kuò)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(chǎng)的智能儀器儀表、控制器、執(zhí)行器等底層設(shè)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(yīng)用到數(shù)控機(jī)床、溫室控制系統(tǒng)、儲(chǔ)糧水分控制系統(tǒng)、中央空調(diào)控制系統(tǒng)，以及溫度、壓力等非電量的測(cè)量，檢測(cè)系統(tǒng)等廣闊領(lǐng)域。CAN網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可作為主節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)。給用戶的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)和實(shí)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(luò)節(jié)點(diǎn)的信息真可以分出優(yōu)先級(jí)，這為實(shí)時(shí)用戶提供了方便。大型儀器設(shè)備是一種按照一定的步驟對(duì)多種信息進(jìn)行采集、處理、控制、輸出等操作的復(fù)雜系統(tǒng)。CAN總線可以很好的實(shí)現(xiàn)。以醫(yī)療器械為例，在CT中各種復(fù)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(zhuǎn)控制單元、水平垂直運(yùn)動(dòng)控制單元、操作臺(tái)、顯示器和中央計(jì)算機(jī)等，它們之間需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的交換，為保證可靠的工作，對(duì)數(shù)據(jù)通信有一定的要求。比如功能模塊之間隨意進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，通信能以廣播的形式進(jìn)行，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的硬件接口，強(qiáng)的抗干擾性，可靠性高，能自動(dòng)進(jìn)行故障的識(shí)別和恢復(fù)等。CAN技術(shù)的出現(xiàn)才提供了一個(gè)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(jìn)之中，2000年時(shí)有數(shù)家公司聯(lián)合定義一種時(shí)間觸發(fā)的CAN報(bào)文傳輸協(xié)議（TTCAN）。因?yàn)镃AN協(xié)議并未改變，所以在同一物理層上，既可以實(shí)現(xiàn)傳輸時(shí)間觸發(fā)的報(bào)文，也可以實(shí)現(xiàn)傳輸時(shí)間觸發(fā)的報(bào)文。近幾年來，美國和遠(yuǎn)東的汽車廠商將會(huì)在他們所生產(chǎn)的汽車串行部件上使用CAN總線技術(shù)。同時(shí)，不僅應(yīng)用于汽車，還應(yīng)用于家庭的消費(fèi)，結(jié)合高層協(xié)議的保安系統(tǒng)對(duì)CAN的需求也在不斷的增加。以微處理器芯片為基礎(chǔ)的智能儀表，為現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)字化以及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用提供條件。但是由于通信標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，嚴(yán)重束縛工廠底層網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。所以不管用戶還是制造商都希望統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，組成開放的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，把不同廠商生產(chǎn)的自動(dòng)化設(shè)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(shí)時(shí)性和靈活性。CAN和其它總線相比，具有較高的可靠性和性價(jià)比。其總線規(guī)范已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)，被公認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)總線中最具有希望的總線技術(shù)之一。目前，CAN接口芯片的生產(chǎn)廠家眾多，協(xié)議開放，價(jià)格低廉，使用簡(jiǎn)單，正因?yàn)橛腥绱硕嗟膬?yōu)勢(shì)，可以預(yù)見，CAN總線將成為今后眾多領(lǐng)域的發(fā)展方向。為進(jìn)一步滿足應(yīng)用的需要，完善組網(wǎng)設(shè)計(jì)和功能管理，CAN還有很多理論和技術(shù)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(luò)也將和無線技術(shù)結(jié)合，開拓其新的應(yīng)用天地。CDMA\GPRS\藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展以將它們聯(lián)系在一起。CDMA\GPRS\藍(lán)牙技術(shù)是一種無線技術(shù)規(guī)范，設(shè)計(jì)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(shè)備進(jìn)行通訊，隨著無線技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用到CAN中深度的加強(qiáng)，CAN將無處不在。1.4本文研究的主要內(nèi)容和意義數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控中心和遠(yuǎn)動(dòng)終端（RTU）需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，CAN總線作為國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線之一，由于具有可靠性高、成本低、容易實(shí)現(xiàn)、協(xié)議完全透明、可擴(kuò)展性強(qiáng)、組建系統(tǒng)非常靈活等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)際工程應(yīng)用中占據(jù)了較大的份額。CAN總線已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制、小區(qū)智能監(jiān)控等領(lǐng)域。利用CAN接口可以向CAN總線接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN智能節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)與控制。本文研究的主要對(duì)象是iCAN實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，利用上面的器件進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，可以實(shí)現(xiàn)單節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)自發(fā)自收和雙方數(shù)據(jù)收發(fā)的通信實(shí)驗(yàn)；同時(shí)介紹了CAN局域網(wǎng)控制器的技術(shù)與規(guī)范，使得讀者對(duì)CAN局域網(wǎng)控制器的深層內(nèi)在機(jī)理有一定的了解，也為深入地了解和運(yùn)用CAN打下基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上制定了應(yīng)用層的通信協(xié)議，采用標(biāo)準(zhǔn)幀格式；然后對(duì)CAN局域網(wǎng)控制器的核心部件SJA1000和收發(fā)器進(jìn)行研究。CAN多在現(xiàn)場(chǎng)使用，數(shù)據(jù)傳遞到現(xiàn)場(chǎng)PC機(jī)，將該CAN網(wǎng)絡(luò)通過CAN適配卡接入以太網(wǎng)，再通過網(wǎng)絡(luò)向控制中心發(fā)送數(shù)據(jù)，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)視與控制。最后利用基于對(duì)話框的VC++編制上位機(jī)軟件程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種監(jiān)測(cè)與控制。由于CAN總線的其性能穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低和線路連接簡(jiǎn)單等，很適合于底層現(xiàn)場(chǎng)的控制環(huán)節(jié)。在各種智能控制方面有非常廣闊的應(yīng)用前景。本論文設(shè)計(jì)中就是搭建這種控制網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對(duì)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(luò)普及，芯片低成本論題提出與研究需求網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)仲裁位定時(shí)位同步應(yīng)用層協(xié)議搭建控制網(wǎng)絡(luò)上位機(jī)編程總結(jié)與展望圖1.1論文寫作思路第2章CAN局域網(wǎng)技術(shù)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(nèi)部測(cè)量與控制中心之間的數(shù)據(jù)通信。CAN以其高可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性、低成本和便于組建網(wǎng)絡(luò)等良好的性能，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域當(dāng)中，如工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子、樓宇建筑、電梯網(wǎng)絡(luò)、電力通訊和安防消防等諸多領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)，是被認(rèn)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?qū)崟r(shí)控制的通信網(wǎng)絡(luò)，可以用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)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(yuǎn)可達(dá)10Km（傳輸速率為5Kb/s），傳輸速率最高可達(dá)1Mb/s(對(duì)應(yīng)的傳輸距離為40m)。理論上CAN總線上節(jié)點(diǎn)的數(shù)量是不受限制的，但實(shí)際中最多可以掛靠110各節(jié)點(diǎn)。CAN總線的突出特點(diǎn)：通信方式靈活；CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分為不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)性要求；CAN采用非破壞性仲裁技術(shù)；濾波技術(shù)；CAN通信采用短幀格式；CAN總線在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下可以自動(dòng)關(guān)閉輸出。2.1CAN總線的特點(diǎn)及與其它總線的比較1.現(xiàn)場(chǎng)總線CAN-bus的特點(diǎn)：（1）國際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線，傳輸可靠，實(shí)時(shí)性高；（2）傳輸距離遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)10Km），傳輸速率快（最高1Mbps）；（3）單條總線最多可接110個(gè)節(jié)點(diǎn)，并可方便的擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)數(shù)；（4）總線上各節(jié)點(diǎn)的地位平等，不分主從，突發(fā)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳輸；（5）非破壞總線仲裁技術(shù)，可多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)數(shù)據(jù)，總線利用率高；（6）出錯(cuò)的CAN節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉并切斷和總線的聯(lián)系，不影響總線的通訊；（7）報(bào)文為短幀結(jié)構(gòu)并有硬件CRC校驗(yàn)，受干擾概率小，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低；（8）對(duì)未成功發(fā)送的報(bào)文，硬件有自動(dòng)發(fā)功能，傳輸可靠性很高；（9）具有硬件地址濾波功能，可簡(jiǎn)化軟件的協(xié)議編制；（10）通訊介質(zhì)可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等,同時(shí)CAN-bus總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性價(jià)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(huì)因數(shù)據(jù)的無限重發(fā)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，這使得Lonworks總線與CAN相比，優(yōu)勢(shì)并不明顯。（2）與PROFIBUS總線的比較PROFIBUS總線的缺點(diǎn)主要有兩個(gè)方面。首先，由于傳送令牌時(shí)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(shè)定，在網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)和增加刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)需要進(jìn)行邏輯環(huán)重構(gòu)。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(jī)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(chǎng)總線的多樣性，為總線設(shè)備的用戶提供了更多產(chǎn)品選擇的同時(shí)，也為總線用戶帶來了總線設(shè)備間兼容性的問題?，F(xiàn)在許多設(shè)備帶有PROFIBUS總線接口，但是有些設(shè)備，特別是自主開發(fā)的設(shè)備沒有PROFIBUS接口，為了實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，所以本系統(tǒng)采用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線。2.2CAN技術(shù)規(guī)范隨著CAN應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，在應(yīng)用中對(duì)通信格式的標(biāo)準(zhǔn)化提出了要求。原先的地址范圍由11個(gè)標(biāo)識(shí)符定義，如果將地址范圍擴(kuò)大，則這些應(yīng)用就可以更好地由CAN實(shí)現(xiàn)。1991年P(guān)hilips半導(dǎo)體公司制定并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范（2.0版本），該技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)ISO11898，為控制器局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化鋪平了道路。由于引入擴(kuò)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(shè)計(jì)者將從考慮定義良好的結(jié)構(gòu)命名方案中得到解放。為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，使用了CAN報(bào)文格式的第一個(gè)保留位。CAN1.2定義的信息格式相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)格式，是有效的。此外，由于定義了擴(kuò)展格式，網(wǎng)絡(luò)中會(huì)共存標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的報(bào)文。同時(shí)，只要沒有用到擴(kuò)展格式，那么，根據(jù)A部分或CAN舊版本設(shè)計(jì)的儀器就可以與根據(jù)B部分設(shè)計(jì)的儀器相互間進(jìn)行通信。2.2.1CAN的基本概念（1）報(bào)文總線上的信息以不同的固定報(bào)文格式發(fā)送，但長度受限。當(dāng)總線空閑時(shí)，任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報(bào)文。（2）信息路由①系統(tǒng)靈活性：不用改變各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用層及相關(guān)的軟硬件，就可以在CAN網(wǎng)絡(luò)中添加新的節(jié)點(diǎn)。②報(bào)文路由：報(bào)文的內(nèi)容由標(biāo)識(shí)符命名。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過報(bào)文濾波來確定是否對(duì)該數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。③多播：由于引入了報(bào)文濾波的概念，任何數(shù)目的節(jié)點(diǎn)都可以接收?qǐng)?bào)文，并同時(shí)對(duì)該報(bào)文做出反應(yīng)。④數(shù)據(jù)連貫性：在CAN網(wǎng)絡(luò)中，可以確保報(bào)文同時(shí)被所有的節(jié)點(diǎn)接收（或同時(shí)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(quán)在總線訪問期間，標(biāo)識(shí)符定義了報(bào)文發(fā)送的優(yōu)先權(quán)。（5）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請(qǐng)求另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀有相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符命名（ID）。（6）多主機(jī)總線空閑時(shí)，任何單元可以開始發(fā)送報(bào)文。具有較高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的單元可以優(yōu)先獲得總線的訪問權(quán)。（7）仲裁只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報(bào)文。如果兩個(gè)及以上的單元同時(shí)開始傳送報(bào)文，就會(huì)發(fā)生總線的訪問沖突。通過對(duì)識(shí)別符進(jìn)行逐位仲裁可以解決該問題。仲裁機(jī)制確保信息和時(shí)間均不會(huì)損失。當(dāng)具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時(shí)初始化時(shí)，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。在仲裁期間，每一個(gè)發(fā)送器都對(duì)發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)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(cè)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(gè)節(jié)點(diǎn)均采用了強(qiáng)有力的措施來進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤標(biāo)定和錯(cuò)誤自檢。2.2.2CAN的報(bào)文傳送與通信幀結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)傳輸中，發(fā)出報(bào)文的節(jié)點(diǎn)稱為該報(bào)文的發(fā)送器，節(jié)點(diǎn)在報(bào)文進(jìn)入空閑狀態(tài)前或丟失仲裁前恒為發(fā)送器。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)不是報(bào)文發(fā)送器，并且總線不處于空閑狀態(tài)，則該節(jié)點(diǎn)為接收器。CAN協(xié)議中使用兩種邏輯位表達(dá)方式，當(dāng)總線上的CAN控制器發(fā)送的都是隱性位時(shí)，此時(shí)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(qiáng)位，即總線上是顯性位(邏輯0)。報(bào)文傳輸有4個(gè)不同類型的幀數(shù)據(jù)幀，遠(yuǎn)程幀，錯(cuò)誤幀，過載幀。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀可以使用標(biāo)準(zhǔn)幀及擴(kuò)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(chǎng)幀起始控制域數(shù)據(jù)域CRC域ACK場(chǎng)幀尾圖2.1CAN2.0A數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)幀從發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)到一個(gè)或多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)。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(gè)字節(jié))，CRC域，應(yīng)答域，幀的結(jié)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(biāo)識(shí)符RTRIDEr0DLC圖2.2CAN2.0B標(biāo)準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)SOF仲裁域SOF仲裁域控制域數(shù)據(jù)域11位標(biāo)識(shí)符SRRIDE18位標(biāo)識(shí)符RTRr1r0DLC圖2.3CAN2.0B擴(kuò)展幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在CAN2.0B中存在兩種不同的幀格式，其主要區(qū)別在于標(biāo)識(shí)符的長度，具有11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)展幀。CAN2.0B的報(bào)文濾波以整個(gè)標(biāo)識(shí)符為基準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)幀格式和擴(kuò)展幀格式的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。數(shù)據(jù)幀的主要結(jié)構(gòu)有:①幀起始:標(biāo)注數(shù)據(jù)幀的起始位，它由單個(gè)“顯性”位構(gòu)成，在總線空閑時(shí)發(fā)送，在總線上會(huì)產(chǎn)生同步作用。②仲裁場(chǎng):標(biāo)準(zhǔn)格式幀與擴(kuò)展格式幀的仲裁域格式不同對(duì)于CAN2.0A標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)識(shí)符的長度為11位，這些位以從高位到低位順序傳送。對(duì)于CAN2.0B，在標(biāo)準(zhǔn)格式里，由11位標(biāo)識(shí)符(ID28~ID18)和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位(RTR)組成，RTR位為顯性位表示數(shù)據(jù)幀，隱性位表示遠(yuǎn)程幀。標(biāo)識(shí)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(biāo)準(zhǔn)幀里，標(biāo)識(shí)符其后是RTR位。在擴(kuò)展幀格式里，仲裁域包括29位標(biāo)識(shí)符、SRR位、IDE位、RTR位。其標(biāo)識(shí)符由ID28~ID10組成。在擴(kuò)展幀里，基本ID首先發(fā)送，隨后是IDE位和SRR位，擴(kuò)展ID的發(fā)送位于SRR位之后。標(biāo)識(shí)符用于提供關(guān)于傳送報(bào)文和總線訪問的優(yōu)先權(quán)信息，其數(shù)值越小，表示優(yōu)先權(quán)越高，發(fā)生沖突時(shí)優(yōu)先發(fā)送。SRR位是一隱性位，它是在擴(kuò)展幀中標(biāo)準(zhǔn)幀的RTR位的位置被發(fā)送，因而替代標(biāo)準(zhǔn)幀的RTR位。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀發(fā)生沖突，而擴(kuò)展幀的基本ID同標(biāo)準(zhǔn)幀的標(biāo)識(shí)符一樣時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)幀優(yōu)先于擴(kuò)展幀。③控制場(chǎng):標(biāo)準(zhǔn)幀格式的控制域結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展幀格式的不同，在標(biāo)準(zhǔn)幀里有6位構(gòu)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(chǎng)中數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，必須在0~8范圍內(nèi)變化。④數(shù)據(jù)場(chǎng):由被發(fā)送數(shù)據(jù)組成，數(shù)目為控制場(chǎng)中決定的0~8個(gè)字節(jié)，首先發(fā)送最高有效位MSB。⑤CRC場(chǎng):包括CRC(循環(huán)冗余碼校驗(yàn))序列(15位)和CRC界定符(1個(gè)隱性位)，用于幀校驗(yàn)。⑥ACK場(chǎng):由應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符組成，共兩位。⑦幀結(jié)束:有7位隱性位組成，此期間無位填充。（2）遠(yuǎn)程幀作為某數(shù)據(jù)接收器的站，通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀可以啟動(dòng)其資源節(jié)點(diǎn)傳送他們各自的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程幀也有標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀格式。其RTR位是隱性的。（3）錯(cuò)誤幀錯(cuò)誤幀有錯(cuò)誤標(biāo)志表和錯(cuò)誤界定符組成。接收站在發(fā)現(xiàn)總線上的報(bào)文出錯(cuò)時(shí)，將自動(dòng)發(fā)出“活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志”，它為6個(gè)連續(xù)的主控位。由于各個(gè)接收站發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)間可能不同，總線上的實(shí)際錯(cuò)誤標(biāo)志可能由6~12位主控位所組成。在錯(cuò)誤標(biāo)志后為8個(gè)隱性位組成的錯(cuò)誤分隔符。每個(gè)站發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志后，開始發(fā)送隱性電平，并監(jiān)視總線，在檢測(cè)到出錯(cuò)條件時(shí)，將發(fā)送“認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志”，它為6個(gè)連續(xù)的隱性位。2.2.3位定時(shí)與同步CAN總線中，位定時(shí)有一點(diǎn)小錯(cuò)誤將使總線的性能嚴(yán)重下降，所以位定時(shí)和位同步的作用不可小覷。（1）位定時(shí)與同步的概念CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)1Mbit/s，通常用石英晶振作為時(shí)鐘發(fā)生器，可以獨(dú)立進(jìn)行位定時(shí)的參數(shù)設(shè)置，這樣即使網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘周期不一樣仍可獲得相同的位速率。但網(wǎng)絡(luò)中晶振的頻率不是絕對(duì)穩(wěn)定的，溫度、電壓以及器件的異常都會(huì)導(dǎo)致微小的差別，但只要將其穩(wěn)定在振蕩器容差范圍之內(nèi)，總線上的節(jié)點(diǎn)會(huì)通過重同步進(jìn)行彌補(bǔ)。CAN總線的一個(gè)位時(shí)間可以分成四個(gè)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(shí)間份額的數(shù)目都是可以編程控制的，而時(shí)間份額的大小tq由系統(tǒng)時(shí)鐘tsys和波特率預(yù)分頻值BRP決定：tq=BRP/tsys。位時(shí)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(shí)間傳播時(shí)間段同步段相位緩沖段1相位緩沖段2位時(shí)間傳播時(shí)間段①同步段用于同步總線上的各個(gè)節(jié)點(diǎn),在此段內(nèi)期望有一個(gè)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(diǎn)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(shí)間段用于補(bǔ)償總線上信號(hào)傳播時(shí)間和電子控制設(shè)備內(nèi)部的延遲時(shí)間。因此，要實(shí)現(xiàn)與位流發(fā)送節(jié)點(diǎn)的同步，接收節(jié)點(diǎn)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(diǎn)必須能夠收到同步于位流的CAN總線節(jié)點(diǎn)發(fā)送的顯性位。③相位緩沖段和同步跳轉(zhuǎn)寬度規(guī)定了重同步發(fā)生時(shí)采樣點(diǎn)在相位緩沖段內(nèi)移動(dòng)的距離。相位緩沖段和同步跳轉(zhuǎn)寬度用來補(bǔ)償振蕩器容差，發(fā)生重同步時(shí)相位緩沖段會(huì)被加長或縮短。當(dāng)總線發(fā)生從隱性到顯性跳變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生同步，其作用是控制沿與采樣點(diǎn)之間的距離?？偩€節(jié)點(diǎn)在每個(gè)時(shí)間份額都會(huì)采樣總線，并與前一次采樣值進(jìn)行比較，如果前一次采樣值是隱性而當(dāng)前的采樣值是顯性，那么總線節(jié)點(diǎn)就會(huì)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(cuò)誤就是負(fù)的，反之就是正的。位時(shí)間各組成部分比較如表2-1所示。表2-1位時(shí)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(shí)間份額的長度同步段1tq固定長度，同步總線節(jié)點(diǎn)傳播時(shí)間段[1,2,……8]tq補(bǔ)償總線物理延遲時(shí)間相位緩沖段1[1,2,……8]tq重同步時(shí)可以暫時(shí)延長相位緩沖段2[1,2,……8]tq重同步時(shí)可以暫時(shí)縮短同步跳轉(zhuǎn)寬度[1,2,……4]tq長度小于相位緩沖段在幀起始時(shí)，總線會(huì)進(jìn)行一次硬同步。硬同步后,位時(shí)間由每個(gè)位定時(shí)邏輯單元在同步段之后重新啟動(dòng)，強(qiáng)迫引起硬同步的邊沿處于重新啟動(dòng)位時(shí)間的同步段內(nèi)。當(dāng)引起重同步的沿相位錯(cuò)誤幅值小于或等于同步跳轉(zhuǎn)寬度的數(shù)值時(shí)，重同步導(dǎo)致位時(shí)間的延長或縮短，使采樣點(diǎn)處于適當(dāng)?shù)奈恢?。?dāng)沿相位誤差幅值大于重同步跳轉(zhuǎn)寬度時(shí)，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(zhuǎn)寬度；如果相位誤差為負(fù)，相位緩沖段2縮短數(shù)值等于同步跳轉(zhuǎn)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(gè)位時(shí)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(diǎn)都要同步于最先開始發(fā)送的節(jié)點(diǎn)，但是由于總線延遲，節(jié)點(diǎn)的同步不可能達(dá)到理想的要求。如果最先發(fā)送的節(jié)點(diǎn)沒有贏得總線仲裁，那么所有的接收節(jié)點(diǎn)都要重新同步于獲得總線仲裁的節(jié)點(diǎn)。應(yīng)答場(chǎng)的情況也是如此，總線上的接收節(jié)點(diǎn)都要同步于最先發(fā)送顯性位的節(jié)點(diǎn)。但是當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘周期不同并經(jīng)過多次同步累加起來,振蕩器容差會(huì)導(dǎo)致同步在仲裁場(chǎng)之后出現(xiàn)。沿相位誤差分為為正負(fù)兩種情況，相位緩沖段可以彌補(bǔ)沿相位誤差。如果同步段末端出現(xiàn)了一個(gè)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(diǎn)之間的長度與沒有跳變沿出現(xiàn)時(shí)同步段到采樣點(diǎn)之間的長度相等。由于沿相位誤差小于同步跳轉(zhuǎn)寬度，因此重同步補(bǔ)償了沿相位誤差，在下一個(gè)正常位時(shí)間到來時(shí)，顯性到隱性的跳變沿就出現(xiàn)在同步段。如果一個(gè)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(huì)縮短,并且同步段會(huì)被省略,這是因?yàn)楫?dāng)節(jié)點(diǎn)同步于邊沿時(shí)，節(jié)點(diǎn)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(zhuǎn)寬度,所以重同步取得的效果與第一種假設(shè)情況是一樣的。需要注意的是，相位緩沖段只是暫時(shí)的被加長或者縮短，在下一個(gè)位時(shí)間，緩沖段又會(huì)恢復(fù)預(yù)設(shè)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(shí)間段與相位緩沖段1的和。在第一種假設(shè)里，同步跳轉(zhuǎn)寬度大于或者等于噪聲跳變沿的相位誤差，因此采樣點(diǎn)適當(dāng)移動(dòng)，采樣值為隱性位，消除了噪聲。在第二種假設(shè)中，同步跳轉(zhuǎn)寬度小于沿相位誤差，采樣點(diǎn)移動(dòng)的長度不夠，顯性值被當(dāng)作總線的真實(shí)值采樣。（2）位定時(shí)和位同步的作用在CAN總線中,位定時(shí)有一點(diǎn)小錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致總線性能嚴(yán)重下降。雖然在許多情況下，位同步會(huì)修補(bǔ)由于位定時(shí)設(shè)置不當(dāng)而產(chǎn)生的錯(cuò)誤，但不能完全避免出錯(cuò)情況，并且在遇到兩個(gè)或多個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送的情況時(shí)，錯(cuò)誤的采樣點(diǎn)會(huì)使節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)錯(cuò)誤認(rèn)可標(biāo)志，使節(jié)點(diǎn)不能贏得總線上的任何活動(dòng)。同步跳轉(zhuǎn)寬度規(guī)定了重同步發(fā)生時(shí)采樣點(diǎn)在相位緩沖段內(nèi)移動(dòng)的距離。相位緩沖段和同步跳轉(zhuǎn)寬度用來補(bǔ)償振蕩器容差，發(fā)生重同步時(shí)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(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)發(fā)生同步，它的作用是控制沿和采樣點(diǎn)之間的距離?？偩€節(jié)點(diǎn)在每個(gè)時(shí)間份額都會(huì)采樣總線，并與前一次采樣值進(jìn)行比較，如果采樣值由隱性轉(zhuǎn)換為顯性，則總線節(jié)點(diǎn)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(fù)的，否則為正。在幀起始時(shí)，總線進(jìn)行一次硬同步。位時(shí)間由每個(gè)位定時(shí)邏輯單元在同步段之后重新啟動(dòng)。當(dāng)引起重同步的沿相位錯(cuò)誤幅值小于或等于同步跳轉(zhuǎn)寬度時(shí)，重同步導(dǎo)致位時(shí)間的改變，使采樣點(diǎn)處于適當(dāng)?shù)奈恢谩．?dāng)引起重同步的沿相位錯(cuò)誤幅值大于同步跳轉(zhuǎn)寬度時(shí)，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(zhuǎn)寬度。若相位誤差為負(fù)，相位緩沖段2縮短的數(shù)值等于同步跳轉(zhuǎn)寬度。同步后可以使得總線有效地濾除長度小于傳播時(shí)間段與相位緩沖段1長度之和的噪聲。在一個(gè)位時(shí)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(diǎn)都要同步于最先開始發(fā)送的節(jié)點(diǎn)，但是由于總線的延遲，節(jié)點(diǎn)的同步不可能達(dá)到理想的要求。若最先發(fā)送的節(jié)點(diǎn)沒有贏得總線仲裁，則所有的接收節(jié)點(diǎn)都要重新同步于贏得總線仲裁的節(jié)點(diǎn)。但是當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘周期不同并經(jīng)過多次同步同步累加，振蕩器的容差會(huì)導(dǎo)致同步在仲裁場(chǎng)之后出現(xiàn)。2.2.4CAN報(bào)文濾波技術(shù)CAN總線中，有很多種的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方式，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式。以上幾種方式的選擇和轉(zhuǎn)換就是通過CAN總線中的報(bào)文濾波技術(shù)實(shí)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(cuò)誤及處理（1）CAN總線通信錯(cuò)誤的原因CAN總線有五種錯(cuò)誤類型，以下是錯(cuò)誤類型的區(qū)別以及產(chǎn)生的原因。①位錯(cuò)誤：某個(gè)節(jié)點(diǎn)在向總線發(fā)送一位數(shù)據(jù)的同時(shí)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(shí)，則在該位時(shí)刻檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤。但也有例外的情況：在仲裁場(chǎng)的填充位流期間或應(yīng)答間隙某節(jié)點(diǎn)送出隱性位而檢測(cè)到顯性位時(shí)，不視為位錯(cuò)誤。送出認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)注的發(fā)送器，在檢測(cè)到顯位時(shí)，不視為位錯(cuò)誤。②填充錯(cuò)誤：在應(yīng)使用位填充方法進(jìn)行編碼的報(bào)文中，出現(xiàn)了第六個(gè)連續(xù)相同的位電平時(shí)，將檢出一個(gè)位填充錯(cuò)誤。③CRC錯(cuò)誤：CRC序列是由發(fā)送器CRC計(jì)算的結(jié)果組成的。接收器以與發(fā)送器相同的方法計(jì)算CRC。如果計(jì)算結(jié)果與接收到的CRC序列不相同，則檢出一個(gè)CRC錯(cuò)誤。④形式錯(cuò)誤：當(dāng)固定形式的位場(chǎng)中出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)非法位時(shí)，則檢出一個(gè)形式錯(cuò)誤。⑤應(yīng)答錯(cuò)誤：在應(yīng)答間隙，發(fā)送器未檢測(cè)到顯位時(shí)，則由它檢出一個(gè)應(yīng)答錯(cuò)誤。（2）錯(cuò)誤的檢測(cè)與處理如果其中一個(gè)站檢測(cè)到出錯(cuò)條件后，它將發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)進(jìn)行標(biāo)定。任何站檢出位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、形式錯(cuò)誤和應(yīng)答錯(cuò)誤時(shí)，由其下一位開始發(fā)送出錯(cuò)標(biāo)識(shí)。CAN總線中有三種故障狀態(tài):錯(cuò)誤激活狀態(tài)、錯(cuò)誤認(rèn)可狀態(tài)和總線關(guān)閉狀態(tài)。①主動(dòng)錯(cuò)誤模式（錯(cuò)誤激活狀態(tài)）當(dāng)一個(gè)錯(cuò)誤主動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到某個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，它將發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤主動(dòng)幀，該幀由6個(gè)連續(xù)的顯性位組成，這一發(fā)送將覆蓋其他任何同時(shí)生成的發(fā)送，并導(dǎo)致其他所有節(jié)點(diǎn)都檢測(cè)到一個(gè)填充錯(cuò)誤，并依次放棄當(dāng)前幀。當(dāng)處于錯(cuò)誤主動(dòng)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到一個(gè)發(fā)送問題時(shí)，它將發(fā)出一個(gè)活動(dòng)錯(cuò)誤幀，以避免所有其他節(jié)點(diǎn)接收信息包。無論檢測(cè)到錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)是否要接收這個(gè)數(shù)據(jù)，它都要執(zhí)行這個(gè)過程。②被動(dòng)錯(cuò)誤模式（錯(cuò)誤認(rèn)可狀態(tài)）當(dāng)一個(gè)錯(cuò)誤被動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到上述的某一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，它將發(fā)出一個(gè)錯(cuò)誤被動(dòng)幀，該幀由6個(gè)連續(xù)的隱性位組成，這個(gè)幀可能會(huì)被同時(shí)出現(xiàn)的其他發(fā)送所覆蓋。如果其它站點(diǎn)沒有檢測(cè)到這一錯(cuò)誤，將不會(huì)引起丟棄當(dāng)前幀。③離線模式（總線關(guān)閉狀態(tài)）處于離線狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)不允許對(duì)總線有任何影響。處于離線狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)在邏輯上與網(wǎng)絡(luò)斷開。檢測(cè)到出錯(cuò)條件的站通過發(fā)送出錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)于錯(cuò)誤激活節(jié)點(diǎn)，該標(biāo)識(shí)為活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)；對(duì)于錯(cuò)誤認(rèn)可節(jié)點(diǎn)，該標(biāo)識(shí)為認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)。錯(cuò)誤激活單元可以照常參與總線的通信，當(dāng)檢測(cè)出錯(cuò)誤時(shí)，送出一個(gè)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)。錯(cuò)誤認(rèn)可節(jié)點(diǎn)可以參與總線通信，但是不允許它送出活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)，只能送出認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)。并且發(fā)送后仍為錯(cuò)誤認(rèn)可狀態(tài)，直到下一次發(fā)送初始化。總線關(guān)閉狀態(tài)不允許單元節(jié)點(diǎn)對(duì)總線有任何影響。為了界定故障，在每個(gè)總線單元中都設(shè)有兩種計(jì)數(shù)，發(fā)送出錯(cuò)計(jì)數(shù)和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。每監(jiān)測(cè)到一個(gè)接收錯(cuò)誤其錯(cuò)誤計(jì)數(shù)加1。每監(jiān)測(cè)到一個(gè)發(fā)送錯(cuò)誤其錯(cuò)誤計(jì)數(shù)加8，發(fā)送錯(cuò)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(gè)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(cuò)誤中斷。2.3通信協(xié)議的編制2.3.1CAN2.0B協(xié)議（1）CAN2.0B標(biāo)準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)格式CAN標(biāo)準(zhǔn)幀信息分為兩部分:信息和數(shù)據(jù)部分。前3個(gè)字節(jié)為信息部分。第1個(gè)字節(jié)是幀信息，F(xiàn)F為幀格式;RTR位為遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求，0—發(fā)送數(shù)據(jù)幀，1—發(fā)送遠(yuǎn)程幀;X位為無關(guān)位;最后4位DLC是數(shù)據(jù)長度，即所發(fā)數(shù)據(jù)的實(shí)際長度，單位:字節(jié)。第2，3個(gè)字節(jié)的前n位為CAN_ID標(biāo)識(shí)符(2個(gè)字節(jié))，其余八個(gè)字節(jié)是數(shù)據(jù)部分，存有實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)，詳見下表2.2所示。表2-2標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)識(shí)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(kuò)展幀數(shù)據(jù)格式CAN2.0B擴(kuò)展幀信息分為兩部分，信息和數(shù)據(jù)部分。前5個(gè)字節(jié)為信息部分。第一個(gè)字節(jié)是幀信息，F(xiàn)F為幀格式;RTR位為遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求，發(fā)送數(shù)據(jù)幀為0，發(fā)送遠(yuǎn)程幀時(shí)為1;X位為無關(guān)位;最后4位DLC是數(shù)據(jù)長度，即所發(fā)數(shù)據(jù)的實(shí)際長度，單位:字節(jié)。第2、3、4、5字節(jié)的前29位為標(biāo)識(shí)符(4個(gè)字節(jié))。其余八個(gè)字節(jié)是數(shù)據(jù)部分，存有實(shí)際要發(fā)的數(shù)據(jù)。詳見表2-3所示.表2-3擴(kuò)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(biāo)識(shí)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(yīng)用層通信協(xié)議在CAN的技術(shù)規(guī)范中，規(guī)定了CAN分為鏈路層和物理層兩層，用戶在設(shè)計(jì)通信軟件時(shí)，必須先根據(jù)需求設(shè)計(jì)合適的CAN總線通信協(xié)議，才能完成數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的傳送，這對(duì)于CAN的開發(fā)和應(yīng)用至關(guān)重要。在本課題中我們基于CAN2.0B協(xié)議充分考慮了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)出了適合自己應(yīng)用的通信協(xié)議，進(jìn)而有效利用了系統(tǒng)的資源，應(yīng)用時(shí)非常方便和靈活。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用層通信協(xié)議時(shí)，需要考慮以下兩個(gè)方面:（1）結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，分析通信中所有信息對(duì)象，確定需要支持的通信傳輸模式。（2）確定標(biāo)識(shí)符的分配方案，定義幀格式。標(biāo)識(shí)符是CAN總線實(shí)現(xiàn)仲裁的依據(jù)，也是協(xié)議的關(guān)鍵。其分配方案要滿足各節(jié)點(diǎn)及信息對(duì)優(yōu)先級(jí)的要求。要注意標(biāo)識(shí)符的格式要為信息過濾提供方便。利用驗(yàn)收濾波器，采用合適的濾波方式，若總線節(jié)點(diǎn)以及消息種類不多的情況下，應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)幀格式。因此，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求，定義如下：①因?yàn)镾JA1000系列CAN控制器完全支持CAN2.0B協(xié)議，而且Pelican模式檢錯(cuò)能力特別強(qiáng)，考慮到網(wǎng)絡(luò)的兼容性及擴(kuò)展性，采用了Pelican模式。②考慮到自定義協(xié)議所針對(duì)的網(wǎng)絡(luò)，總線上節(jié)點(diǎn)及消息種類不多，采用標(biāo)準(zhǔn)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(shù):只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報(bào)文。如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的單元同時(shí)開始傳送報(bào)文，那么就會(huì)有總線訪問沖突。通過使用了標(biāo)識(shí)符的逐位仲裁可以解決這個(gè)沖突。CAN網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)的向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線上發(fā)送信息時(shí)，非破壞性總線仲裁技術(shù)使優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)地退出發(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)，這樣網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)信息的不同分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，如果需要有一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)緊急信號(hào)，我們?cè)跇?biāo)識(shí)符中設(shè)了一個(gè)緊急優(yōu)先位，其設(shè)為0，則優(yōu)先級(jí)別相對(duì)于其它傳送的地址為最高，這樣可以在網(wǎng)絡(luò)上傳送一些緊急的信號(hào)，例如報(bào)警信息等。④假定網(wǎng)絡(luò)上有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)傳送信息時(shí)，如果標(biāo)識(shí)符主要比較接收方地址，則不能更方便的區(qū)別優(yōu)先級(jí)，如果針對(duì)發(fā)送方地址，則可以根據(jù)CAN總線仲裁技術(shù)，小地址優(yōu)先發(fā)送，所以本協(xié)議優(yōu)先級(jí)針對(duì)的是發(fā)送節(jié)點(diǎn)地址。⑤CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)在通信時(shí)，每一個(gè)被接收的報(bào)文都有一個(gè)身份標(biāo)識(shí)，通過局部接收屏蔽寄存器的設(shè)定標(biāo)識(shí)碼是否參與濾波，以此來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)上每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址。2.3.3自定義應(yīng)用層協(xié)議本系統(tǒng)采用CAN2.0B的技術(shù)規(guī)范及格式，設(shè)計(jì)了適合自己應(yīng)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(biāo)地址（接收方地址）Comd1Comd2物理變量序號(hào)Data0Data1Data2Data3Data4（1）PRI為保留位，作為優(yōu)先級(jí)位，l為低優(yōu)先級(jí)，0為高優(yōu)先級(jí)，在此基礎(chǔ)上再由源地址決定其他優(yōu)先級(jí)，低地址優(yōu)先級(jí)高。本位可有效支持緊急信號(hào)傳送，如報(bào)警等。（2）幀類型:100為單幀廣播，000為單幀點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，110為多幀廣播，011為多幀點(diǎn)對(duì)點(diǎn)。（3）Comdl，Comd2為命令，功能定義很多，見表2-5。（4）物理變量序號(hào)范圍:0~255。（5）data0~data3為一個(gè)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(diǎn)‘A’‘R’模擬量請(qǐng)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(guān)量請(qǐng)求‘D’‘I’采集開關(guān)量輸入‘D’‘O’控制開關(guān)量輸出‘S’‘R’狀態(tài)參數(shù)請(qǐng)求‘S’‘Q’狀態(tài)參數(shù)請(qǐng)求‘S’‘I’狀態(tài)參數(shù)輸入‘P’‘O’控制參數(shù)輸出‘A’‘R’報(bào)警狀態(tài)請(qǐng)求‘R’‘S’響應(yīng)依據(jù)協(xié)議，系統(tǒng)的工作過程是主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令，從節(jié)點(diǎn)識(shí)別這些控制命令，并執(zhí)行相應(yīng)操作，并根據(jù)需要主動(dòng)向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的信息，即監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息，主節(jié)點(diǎn)可將節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息儲(chǔ)存下來，采取相應(yīng)的措施。例如:網(wǎng)絡(luò)上主節(jié)點(diǎn)要求從節(jié)點(diǎn)地址為3的節(jié)點(diǎn)上傳第三通道的模擬量數(shù)據(jù)，則按照協(xié)議，主節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息到從節(jié)點(diǎn)3:00h，0Bh，03h，41h，52h，03h，00h，00h，00h，00h，00h。從節(jié)點(diǎn)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(diǎn):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(diǎn)接收到該模擬量數(shù)據(jù)后儲(chǔ)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(duì)應(yīng)的ASCⅡ碼的值（十六進(jìn)制形式表示）。比如上例中的模擬量請(qǐng)求，則Comdl與Comd2的功能碼對(duì)應(yīng)為‘A’和‘R’（查表2-5），查ASCⅡ碼表可知‘A’的十進(jìn)制值為65，對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制為41?！甊’的十進(jìn)制值為82，對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制為52。所以對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)本課題結(jié)合CAN總線技術(shù)與以太網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于CAN總線的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)選用的執(zhí)行部件的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過CAN總線進(jìn)行收發(fā)。基于CAN總線技術(shù)，選用合適的iCAN功能模塊，構(gòu)建CAN現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，并通過CAN－EtherNet服務(wù)器（CAN到EtherNet的轉(zhuǎn)換器）接口連接至以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸。3.1監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)3.1.1遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)工業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)由下往上可以分為三個(gè)層次結(jié)構(gòu)：底層控制網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。底層現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)可以采用現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成，上面兩層常采用以太網(wǎng)。底層控制網(wǎng)絡(luò)與上層網(wǎng)絡(luò)通常有兩種連接方式：（1）網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)稱為網(wǎng)間協(xié)議轉(zhuǎn)換器，專門用于連接采用不同通信協(xié)議和介質(zhì)的兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)一個(gè)報(bào)文要求從一個(gè)網(wǎng)段傳輸?shù)搅硪粋€(gè)網(wǎng)段時(shí)，網(wǎng)關(guān)需要完成對(duì)報(bào)文的接收、翻譯和轉(zhuǎn)發(fā)工作。底層控制網(wǎng)絡(luò)和上層控制網(wǎng)絡(luò)采用不同的通信協(xié)議和介質(zhì)，要實(shí)現(xiàn)這兩種網(wǎng)絡(luò)之間的通信，可以使用網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)兩種通信協(xié)議的轉(zhuǎn)化。（2）Web服務(wù)器。Web技術(shù)是Internet的核心技術(shù)之一，以HTTP技術(shù)為基礎(chǔ)，具有簡(jiǎn)單、高效、跨平臺(tái)的特點(diǎn)。借助Web服務(wù)器和瀏覽工具可以實(shí)現(xiàn)底層控制網(wǎng)絡(luò)和上層網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)信息的交換?？刂凭W(wǎng)絡(luò)中的狀態(tài)信息通過Web服務(wù)器以網(wǎng)頁的形式發(fā)布出去，遠(yuǎn)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(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制。在本設(shè)計(jì)中，底層網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接是通過集成的CANET-E以太網(wǎng)-CAN轉(zhuǎn)換器接口卡實(shí)現(xiàn)的。3.1.2遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控模式（1）C/S遠(yuǎn)程監(jiān)控模式傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S模式，C/S又稱客戶、服務(wù)器模式。服務(wù)器通常采用高性能的PC、工作站或小型機(jī)，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(diǎn)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(wù)器，所以客戶端的響應(yīng)速度快。②C/S的缺點(diǎn)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(yīng)用程序，可移植性差；難以維護(hù)和升級(jí)，系統(tǒng)更新所需要的工作量大。系統(tǒng)軟件升級(jí)時(shí)，每一臺(tái)客戶機(jī)需要重新安裝，其維護(hù)和升級(jí)的成本非常高。（2）B/S遠(yuǎn)程監(jiān)控模式隨著Internet技術(shù)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(wù)器以及與之相連的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)。它由瀏覽器、Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并將獲得的結(jié)果以HTML的形式返回客戶端瀏覽器。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過IE瀏覽器來實(shí)現(xiàn)的。①B/S模式的優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行和維護(hù)比較方便，能實(shí)現(xiàn)不同的人員，從不同的地點(diǎn)，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(diǎn)：對(duì)企業(yè)外網(wǎng)的環(huán)境依賴性太強(qiáng)，由于各種原因引起企業(yè)外網(wǎng)的中斷都會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓。（3）選擇B/S模式的原因由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的C/S監(jiān)控模式的缺點(diǎn)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(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)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(yīng)用程序，使客戶端操作界面得到統(tǒng)一，簡(jiǎn)潔美觀；客戶端不需要維護(hù)，系統(tǒng)的維護(hù)工作都集中在服務(wù)器上，有利于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。因此，本論文中也采用了B/S模式來實(shí)現(xiàn)。3.2遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)本身不帶CAN接口，所以直接使用計(jì)算機(jī)和CAN網(wǎng)絡(luò)是不能互聯(lián)的。但是很多商用或者工業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都離不開CAN-bus，因此必須使用計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的通訊接口（如PCI，USB等）適配、轉(zhuǎn)換為CAN-bus接口，那么CAN接口卡的作用就是給計(jì)算機(jī)增加CAN-bus現(xiàn)場(chǎng)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(luò)，構(gòu)成實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)控制、智能小區(qū)等CAN網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)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(qiáng)大工具；同時(shí)，具有體積小、即插即用等特點(diǎn)，也是便攜式系統(tǒng)用戶的最佳選擇。表3.1CAN-bus接口卡型號(hào)PC接口型號(hào)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)；工作溫度：0℃～+70℃；存儲(chǔ)溫度：-20℃～+80℃；物理尺寸：標(biāo)準(zhǔn)PCI短卡(130mm*90mm)。器件特點(diǎn)：PC接口：便攜式USB1.1接口；通道數(shù)量：USBCAN-II，2路獨(dú)立CAN通道；USBCAN-I，1路獨(dú)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(shè)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(dòng)化裝置生產(chǎn)控制室自動(dòng)化裝置節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)N 物理層接口CAN控制器微控制模塊應(yīng)用接口圖3.2CAN總線系統(tǒng)組成雙絞線具有以下特點(diǎn)：技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，連接方便，造價(jià)低，可以降低控制網(wǎng)絡(luò)的成本，適于底層控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用；理論上節(jié)點(diǎn)數(shù)無限制，對(duì)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(duì)的衰減迅速提高；雙絞線有所謂的近端串?dāng)_。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(yīng)用，如汽車電子、電梯控制、電力系統(tǒng)、遠(yuǎn)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(hào)。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(hào)。模塊在工作時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的主控設(shè)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(hào)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(hù)功能；模塊電源：?jiǎn)坞娫垂╇姡╇婋妷簽?10V～+30VDC；CAN控制器