现场总线与工业以太网_CAN 总 线课件.ppt

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1、第4章CAN总线4.1概述4.2CAN的的物理层4.3CAN协议规范4.4典型CAN总线器件及应用第4章CAN总线CAN（ControllerAreaNetwork）即控制器局域网，可以归属于工业现场总线的范畴，通常称为CANbus，即CAN总线，是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，它在汽车领域上的应用最为广泛，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、volkswagen(大众)等都采用了CAN总

2、线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。同时，由于CAN总线的特点，其应用范围目前已不仅局限于汽车行业，已经在自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域中得到了广泛应用。4.1概述4.1.1CAN工作原理、特点4.1.2发展背景及应用情况4.1.3一个典型的工程实例4.1概述CAN最初出现在汽车工业中，80年代由德国Bosch公司最先提出。最初动机是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线。1993

3、年CAN成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519（低速应用）。由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。随着应用领域的增多，CAN的规范从CAN1.2规范(标准格式)发展为兼容CAN1.2规范的CAN2.0规范(CAN2.0A为标准格式，CAN2.0B为扩展格式)，目前应用的CAN器件大多符合CAN2.0规范。4.1.1CAN的工作原理、特点1．CAN的工作原理当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是否是发

4、给自己的，都对其进行接收。每组报文开头的11位字符为标识符(CAN2.0A)，定义了报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个节点发送具有相同标识符的报文。当一个节点要向其它节点发送数据时，该节点的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本节点的CAN芯片，并处于准备状态；当它收到总线分配时，转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出，这时网上的其它节点处于接收状态。每个处于接收状态的节点对接收到的报文进行检测，判断这些报文是否是发给

5、自己的，以确定是否接收它。由于CAN总线是一种面向内容的编址方案，因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新节点而无需在硬件或软件上进行修改。当所提供的新节点是纯数据接收设备时，数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化，即总线上控制器需要测量数据时，可由网上获得，而无须每个控制器都有自己独立的传感器。2．CAN总线特点CAN总线是一种串行数据通信协议，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。最大通讯距离可达10km，最大通信速率可达1

6、Mbps。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。CAN总线特点如下：（1）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。利用这一特点也可方便地构成多机备份系统。（2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级可以满足不同的实时要求。（3）CAN总线采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数

7、据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，大大节省了总线冲突裁决时间；最重要的是在网络负载很重的情况下，也不会出现网络瘫痪的情况（以太网则可能）。（4）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。（5）直接通信距离最远可达10km（速率5Kbps以下）。（6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。（7）节点数实际可达110个。（8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，这样传输时间短，受干扰的概率低，且具有极好的检错效果。可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试

8、数据的一般要求。（9）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低。（10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。（11）节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。CAN总线协议已被国际标准化组织认证，技术比较成熟，控制的芯片已经商品化，性价比高，特别适用于分布式测控系统之间的数据通讯。CAN控制器工作于多主方式，网