现场总线新五章)

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1、现场总线控制系统第5章、CAN总线通信技术5.1概述5.1.1CAN的发展概况现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统有：ABS（防抱系统）、EBD（制动力分配系统）、EMS（发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD机等。5.1.1CAN的发展概况这些系统由多个电控单元相互连接

2、而成，可分为控制器、传感器、执行器等。同时各个系统之间也互相连接，进行着越来越多的数据交换。这样就需要使用大量的线束和插接器来实现互连，进行它们之间的数据交换。随着汽车电子技术的不断发展，这种需求的增长是惊人的（如图）。5.1.1CAN的发展概况由于线束和插接器的数量不断增加，整车电子系统的复杂程度愈来愈高，其可靠性将难以保证，故障率会提高，维修会更加困难。为了满足汽车内部信息交换量急剧增加的要求，有必要使用一种实现多路传输方式的车载网络系统。这种网络系统采用串行总线结构，通过总线信道共享，减少线束的数量。车载网络除了要求采

3、用总线拓扑结构方式外，必须具有极好的抗干扰能力；极强的差错检测和处理能力；满足信息传输实时性要求；同时具备故障的诊断和处理能力等。另外考虑到成本因素，要求其控制接口结构简单，易于配置。5.1.1CAN的发展概况20世纪80年代，Bosch的工程人员开始研究用于汽车的串行总线系统，因为当时还没有一个网络协议能完全满足汽车工程的要求。参加研究的还有Mercedes-Benz公司、Intel公司，还有德国两所大学的教授。1986年，Bosch在SAE（汽车工程人员协会）大会上提出了CAN1987年，INTEL就推出了第一片CAN控

4、制芯片—82526；随后Philips半导体推出了82C200。1993年，CAN的国际标准ISO11898公布从此CAN协议被广泛的用于各类自动化控制领域。5.1.1CAN的发展概况1992年，CIA（CANinAutomation）用户组织成立，之后制定了第一个CAN应用层“CAL”。1994年开始有了国际CAN学术年会（ICC）。1994年美国汽车工程师协会以CAN为基础制定了SAEJ1939标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CAN；高级客车上有两套CAN，通过网关互联；1999

5、年一年就有近6千万个CAN控制器投入使用；2000年销售1亿多CAN的芯片；2001年用在汽车上的CAN节点数目超过1亿个。但是轿车上基于CAN的控制网络至今仍是各大公司自成系统，没有一个统一标准。5.1.1CAN的发展概况基于CAN的应用层协议应用较通用的有两种：DeviceNet（适合于工厂底层自动化）和CANopen（适合于机械控制的嵌入式应用）。任何组织或个人都可以从DeviceNet供货商协会（ODVA）获得DeviceNet规范。购买者将得到无限制的、真正免费的开发DeviceNet产品的授权。DviceNet自

6、2002年被确立为中国国家标准以来，已在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山等各个行业得到成功应用，其低成本和高可靠性已经得到广泛认同。5.1.2CAN的性能特点有专门的国际标准ISO11898。任一节点可在任一时刻主动发送。报文以标识符分为不同的优先级，可满足不同的实时性要求。优先级最高的报文保证134us内得到传输。非破坏性总线仲裁技术，大大节省了总线冲突的仲裁时间。通过对报文滤波可实现点对点、一点对多点和全局广播等多种传送方式。速率最高可达1Mbps，最远可达10km节点数可达110个，标识符几乎不受限

7、制5.1.2CAN的性能特点短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，适于工业环境每帧信息都采用CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。通信介质选择灵活（双绞线、同轴电缆或光纤）错误严重情况下自动关闭输出，保证不影响总线上其他节点通信。性价比高，器件容易购置，节点价格低。开发技术容易掌握，能充分利用现有的单片机开发工具。5.1.3位数值表示和通信距离“显性”位0和“隐性”位1若总线上有两个以上驱动器同时分别发送“0”和“1”，其结果是总线数值为显性“0”。CAN总线上两个节点间的最大距离速率kbps100050025012510

8、0距离m40130270530620速率kbps5020105距离m130033006700100005.2CAN技术规范1991年9月BOSCH公司发布了CAN技术规范2.0，该技术规范包括A和B两部分。2.0A给出了CAN报文的标准格式2.0B给出了标准的和扩展的两种报文格式1993年