第13讲——第5章 CAN总线应用1-应用层协议

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1、第5章CAN总线应用(1)15.1CAN总线应用层协议的制定CAN协议本身只定义了物理层和数据链路层的规范。好处:适应性强;缺点:具体使用CAN时可能带来不便。用户在应用CAN协议时,应根据实际需求自行定义CAN高层协议。为方便应用并满足产品兼容性和互操作性,国际上已形成诸多基于CAN的高层应用协议,如CAL、CANopen、DeviceNet、SDS、CANKingdom、SAEJ1939等(PPT第9讲)。这些协议主要应用在工业控制、汽车、仪器仪表等行业中。2本节参考基于CAN的工业应用层协议,结合温室控制

2、系统的实际情况,介绍适合于温室环境控制的一个简易的CAN高层应用协议,以方便基于CAN的应用系统开发时参考。基于具体应用的一个CAN应用协议主要规定以下几方面的内容:信息标识符分配;过程数据交换方法;点对点通信实现;报文滤波机制的使用方法等。35.1.1信息标识符分配方案在CAN系统中,可以用信息标识符ID来标识数据的含义。ID决定了信息的优先权,同时也影响信息滤波的适用性。因而,合理、高效的ID分配方案是充分发挥CAN总线性能的前提条件。41.信息标识符结构所制定的协议中,信息标识符采用静态分配的策略,采用B

3、asicCAN模式。11位标识符结构如下:信息功能码节点号数据场格式(2位)(6位)(3位)(1)信息功能码(11位标识符的最高2位)信息功能码字段表征信息的如下四种情况(每种情况都可以有远程帧和数据帧两类)。500——网络传感器信息帧:该类信息的远程帧用于请求节点发送其传感器信息(ID中间6位节点号应取相关联节点的节点号),数据帧用于发送节点(节点号取本节点号)的传感器信息。01——输入变量信息帧:该类信息的远程帧用于请求节点发送其输入变量,数据帧用于发送节点的输入变量信息。10——输出控制信息帧:该类信息的

4、远程帧用于请求节点发送其输出变量,数据帧用于发送节点的输出变量信息。11——点对点信息帧:该类信息主要用于节点参数(如通信参数等)配置,或者是发送超过8个字节的数据块。6(2)节点号(11位标识符的中间6位)节点号字段共6位,总线上最多可以接64个节点。(3)数据场格式信息(11位标识符的最后3位)说明数据场中数据的格式。在不同功能的信息帧中,该字段的含义有所不同。分4种情况分述如下。①对于网络传感器信息帧(信息功能码00)不同的传感器给予不同的编码:000——温度传感器信息;001——光照传感器信息;7010

5、——湿度传感器信息;011——二氧化碳浓度传感器信息;100——土壤电导率传感器信息;101、110、111——未用(今后扩展用)。②对于输入变量信息帧(信息功能码01)000——位型(开关量)输入,数据场:每字节代表8通道,每帧可发送64个位型变量(8位×8字节);001——字节型(8位A/D)输入,数据场:每字节代表1通道,每帧可发送8路8位A/D输入;010——字节型(8位频率量)输入,数据场:每字节代表1通道,每帧可发送8路8位频率量输入;8011——字型(16位A/D)输入(9~16位均可),数据场:

6、每二字代表1通道,每帧最多可发送4路16位A/D输入;100——字型(16位频率量)输入(9~16位均可),数据场:每二字节代表1通道,每帧最多可发送4路16位频率量输入;111——请求输入变量错误(节点无此输入变量);101、110——未用。③对于输出信息帧(信息功能码10)000——开关量输出,数据场:目标节点号(第一字节)+通道号(第二字节)+通道值(通道值仅能为0、1),占用一个字节;9001——16位脉冲量输出,数据场:目标节点号+通道号+通道值(通道值表示脉冲个数),占用两个字节;010——字节型(

7、8位D/A)输出,数据场:目标节点号+通道号+通道值(通道值占用一个字节);011——字型(16位D/A)输出(包括9~16位),数据场:目标节点号+通道号+通道值(通道值占用两个字节);111——请求输出变量错误(节点无此输出变量);100、101、110——未用。10④对于点对点信息帧(信息功能码11)000——读、写通信波特率参数BTR0,BTR1;001——读、写报文滤波器设置ACR,AMR;010——读、写输出控制寄存器OCR;011——读、写时钟分频寄存器CDR;100——用于发送超过8个字节的数据

8、块;101、110、111——目前未用(保留)。注:由于信息标识符的高7位不能全为1,所以111110、111111号节点不允许发送点对点帧,在节点号设置时应尽量避开;或者不用其作为具有管理功能的节点的编号。11综上所述:标识符分配采用面向节点的原则,系统总共可容纳26(=64)个节点。每个节点可以有4组不同类型的信息标识符:第一组用作传感器信息的传输(00);第二组用作输入变量的传输

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