方便灵活的CAN总线网络及应用
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现场慧 翻工 以太网
ｆ ｌ＾ＴⅡ Ｂ ｌ
方便灵活的 Ｃ Ａ Ｎ总线网络及应用
吴康
关键词： 控制器局域网 多主机系统 分布式 现场总线控制系统
吴康先生 ， 立凯智能网络有限公司研发部经理 。
下，Ｃ Ｎ是基于报文而非地址的。系统 Ａ
采用分布式控制实现方法集成了多节点
（ 见图 ｌ） ｂ 。这种拓扑 结构 的好处之 一
是：节点 的增加和去除非常简单 。Ｃ Ｎ Ａ
现
场总线 自２ 世纪 ９ 年代初出现 ０ ０
以来 ．目起 了国 内外 业界 人 士 的 ｆ
最多可达 １０ 个。 １
网络要 求每个 节点均具备智能 ．因此
中央监控单元处于主控位置 ，而现埸采 集单元可 以随时响应中央监控单元的命
令。其现埸采集单元由单片机 ８ ５ ２ Ｃ ５ 及 采集、存储 、显示、遥控和通信模块组 成 每个现埸采集单元可与 １ 个测量仪 ０ 器（ 或设备） 相接。 该病理分布式监控系统可拓宽为病 理远程式监控系统 可以监控一个都市
编写的 Ｃ Ｎ总线网络 技术规范已通过 Ａ ＩＯ和 Ｓ Ｅ Ｓ Ａ 标准化。 控制机 所需信息可 以从 Ｃ Ｎ总线上取 Ａ 得 ，图像处理、位置元 以及其他数据采
国 现 总 和业 太 场线工以网
央监控单 元和现埸采集单元之 间通过 Ｃ Ｎ总线连接在一起 ，在这个网络中， Ａ
集等分系统通过 Ｃ Ｎ Ａ 总线与主控制机交
志符可达 ２ ３ 种 ，扩展标准的报文标 ０２
志符几乎不受限制。 目前 Ｃ Ｎ已由［Ｏ Ｔ ２ 技术委员 Ａ Ｓ Ｃ２
备、轨道交通信号、楼宇控制等系统中
得 到应 用。
均 同时接收到 同样 的数据 。缺省情况
会批准为国际标准。由Ｂ ｓｈ ｏ ｃ 公司负责
１ 可靠而高速的通信 ，
统 （Ｃ ） 说 明。 ＦＳ作
２ Ｃ Ｎ总线网络是一个多主机系统 ， Ａ
Ｃ Ｎ采用多主工作方式 ．节点之间 Ａ
引脚数也较少。由于使用的导线较少并 且采用分散式智能 ．Ｃ Ｎ网络还具有较 Ａ 高的可靠性。
不分主从 ．但有优先级之分。通信方式
灵活，可实现点对点、一点对多点的广
播 方式 传 输 。也 就 是 说 ． 它可 向系统 中
４ 非破坏性总线仲裁技术 ，
ＣＮ Ａ 在发送开始时采用冲突检测并 有解决方法。当同时发送的两个或更多 Ｃ Ｎ节点在仲裁期间出现冲突时．报文 Ａ
的所有节点进行报文发送广播。在这种
网络中，每个节点均可滤除不需要的报
炙手可热的Ｃ Ｎ总线网络 Ａ
Ｃ Ｎ总线网络的问世已超过 １ 年 Ａ ５ 是德国Ｂ ｓｈ ｏｃ 公司及几个半导体集成电 路制造商开发出来的，其芯片由摩托罗 拉、Ｉ ｅ 等公司生产。起初是专门为汽 ｎｌ ｔ
上述众多应用领域系统之所以采用 Ｃ Ｎ总线网络 ，不仅 因为其成本低廉 Ａ
还 由于通过这种网络可进行可靠而高速
的通信 。 Ａ Ｃ Ｎ总线可采用双绞线、同轴
电缆或光纤作为传输介质：它的直接通
信距离最远可达 １ 通信速率可高达 ｋ ０ ｍ，
１ ｂ ｓ此时通信距离为 ４ ｍ） ／（ Ｍ ０ ：总线上 可挂设备数主要取决于总线驱动 电路 ，
Ｃ Ｎ系统 中使用的单片机通常较简单 ． Ａ
广泛注意和高度重视 并成为世界范围 的自动化技术发展的热点之一。本文要 分折 的是控制器局域网 Ｃ Ｎ Ｃ ｎｒｌ ｒ Ａ （ ｏｔ ｌ ｏｅ Ａ ｅ ｅｗ ｒ） ｒ Ｎ ｔ ｏｋ方便灵活的结构、 ａ 接入和 应用举例 ．并对拓宽的现场总线控制系
内的各 大 医院或 几个城 市 的中心 医院 。
二 Ｃ Ｎ总线上的通信结构 Ａ 与实现
Ｃ Ｎ Ａ 采用短帧结构传输 ， 每帧有效 字段为６ ８ ～ 个 传输时间短 ， 受干扰的 概率低。而且每帧信息都有 Ｃ Ｃ校验和 Ｒ 其他检错措施 ，保证数据 出错率极低。 当节点严重错误 时 具 有 自动关 闭功 能，使总线上其他节点不受影响。 ＣＮ Ａ 总线上的通信是通过报文帧来 实现的。帧有 ３ 种类型 ，即数据帧、远 程帧和错误帧。每一个帧内部都具备一 些字段 ，对发送的帧类型做 出定义并提 供相关信息。比如 ，数据帧由 ６ 个字段 组成 分别是：仲裁字段、控制字段、 数据字段、Ｃ Ｃ 循环冗余校验 ） Ｒ （ 字段 、 确认字段 以及帧结束。在帧发送期 间 仲裁字段被网络中的每个节点用来识别 和解决冲突。仲裁字段还用来识别报文 的类型及其发送目的地。控制字段定义 了数据帧的长度。数据帧包含数据 其 字节数在控制字段中作了规定 Ｃ Ｃ Ｒ 字
７ ０
Ａ ｏＩ１１ Ｖ ． Ｎ ｏ． ９
（） ａ 以太 网的集 中式 网络
（）Ａ ｂＣ Ｎ的分布 式网络
图 １ Ｃ Ｎ总线网络多ｉ祝系统｛ Ａ 分布式网络１ ｓ以太网络ｉ 集中式网络１ 比较
— 百
一
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方便灵活的Ｃ Ｎ总线网络及应用 Ａ
Ｃ Ｎ与以太网的区别 ． Ａ
传统的客户机 １服务器网络（ 以 ＿ ＿ Ｉ 如 太网） 依赖于网络寻址方式将数据发送到 单一节点上． 如果网络中存在多个节点 则 需用星 形配 置 实现 集 中控 制 （ 图 见
优先级较低的节点切换到接收模式 ，等
７） ａ 。这种以太 网络 中只需较少的单片
机即可执行各种不同的任务 ．但所使用 的是 Ｍ Ｕ Ｃ 通常需要有较多引脚 ． 而且 功能也更加复杂 很不方便。 与之相反， Ａ Ｃ Ｎ系统中的每个节点
来，由于价格不断下降，Ｃ Ｎ 了炙手 Ａ 成
可热的技术 ．开始在工业网络 、医疗设
待下一次总线空闲才再次尝试发送。 仲裁成功的发送器将继续如常发送 报文 ．由于在报文仲裁期间，模式的变
车工业设计的 ， 后来由于 自身的特点被
广 泛地应 用于各行各业 。特 别是近 年
更在发送的一开始就发生 了，优先级高 的报文没有遭到破坏 ．因此系统对冲突 的仲裁结果能做出更快的回应。报文标
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现场慧 翻工 以太网
ｆ ｌ＾ＴⅡ Ｂ ｌ
方便灵活的 Ｃ Ａ Ｎ总线网络及应用
吴康
关键词： 控制器局域网 多主机系统 分布式 现场总线控制系统
吴康先生 ， 立凯智能网络有限公司研发部经理 。
下，Ｃ Ｎ是基于报文而非地址的。系统 Ａ
采用分布式控制实现方法集成了多节点
（ 见图 ｌ） ｂ 。这种拓扑 结构 的好处之 一
是：节点 的增加和去除非常简单 。Ｃ Ｎ Ａ
现
场总线 自２ 世纪 ９ 年代初出现 ０ ０
以来 ．目起 了国 内外 业界 人 士 的 ｆ
最多可达 １０ 个。 １
网络要 求每个 节点均具备智能 ．因此
中央监控单元处于主控位置 ，而现埸采 集单元可 以随时响应中央监控单元的命
令。其现埸采集单元由单片机 ８ ５ ２ Ｃ ５ 及 采集、存储 、显示、遥控和通信模块组 成 每个现埸采集单元可与 １ 个测量仪 ０ 器（ 或设备） 相接。 该病理分布式监控系统可拓宽为病 理远程式监控系统 可以监控一个都市
编写的 Ｃ Ｎ总线网络 技术规范已通过 Ａ ＩＯ和 Ｓ Ｅ Ｓ Ａ 标准化。 控制机 所需信息可 以从 Ｃ Ｎ总线上取 Ａ 得 ，图像处理、位置元 以及其他数据采
国 现 总 和业 太 场线工以网
央监控单 元和现埸采集单元之 间通过 Ｃ Ｎ总线连接在一起 ，在这个网络中， Ａ
集等分系统通过 Ｃ Ｎ Ａ 总线与主控制机交
志符可达 ２ ３ 种 ，扩展标准的报文标 ０２
志符几乎不受限制。 目前 Ｃ Ｎ已由［Ｏ Ｔ ２ 技术委员 Ａ Ｓ Ｃ２
备、轨道交通信号、楼宇控制等系统中
得 到应 用。
均 同时接收到 同样 的数据 。缺省情况
会批准为国际标准。由Ｂ ｓｈ ｏ ｃ 公司负责
１ 可靠而高速的通信 ，
统 （Ｃ ） 说 明。 ＦＳ作
２ Ｃ Ｎ总线网络是一个多主机系统 ， Ａ
Ｃ Ｎ采用多主工作方式 ．节点之间 Ａ
引脚数也较少。由于使用的导线较少并 且采用分散式智能 ．Ｃ Ｎ网络还具有较 Ａ 高的可靠性。
不分主从 ．但有优先级之分。通信方式
灵活，可实现点对点、一点对多点的广
播 方式 传 输 。也 就 是 说 ． 它可 向系统 中
４ 非破坏性总线仲裁技术 ，
ＣＮ Ａ 在发送开始时采用冲突检测并 有解决方法。当同时发送的两个或更多 Ｃ Ｎ节点在仲裁期间出现冲突时．报文 Ａ
的所有节点进行报文发送广播。在这种
网络中，每个节点均可滤除不需要的报
炙手可热的Ｃ Ｎ总线网络 Ａ
Ｃ Ｎ总线网络的问世已超过 １ 年 Ａ ５ 是德国Ｂ ｓｈ ｏｃ 公司及几个半导体集成电 路制造商开发出来的，其芯片由摩托罗 拉、Ｉ ｅ 等公司生产。起初是专门为汽 ｎｌ ｔ
上述众多应用领域系统之所以采用 Ｃ Ｎ总线网络 ，不仅 因为其成本低廉 Ａ
还 由于通过这种网络可进行可靠而高速
的通信 。 Ａ Ｃ Ｎ总线可采用双绞线、同轴
电缆或光纤作为传输介质：它的直接通
信距离最远可达 １ 通信速率可高达 ｋ ０ ｍ，
１ ｂ ｓ此时通信距离为 ４ ｍ） ／（ Ｍ ０ ：总线上 可挂设备数主要取决于总线驱动 电路 ，
Ｃ Ｎ系统 中使用的单片机通常较简单 ． Ａ
广泛注意和高度重视 并成为世界范围 的自动化技术发展的热点之一。本文要 分折 的是控制器局域网 Ｃ Ｎ Ｃ ｎｒｌ ｒ Ａ （ ｏｔ ｌ ｏｅ Ａ ｅ ｅｗ ｒ） ｒ Ｎ ｔ ｏｋ方便灵活的结构、 ａ 接入和 应用举例 ．并对拓宽的现场总线控制系
内的各 大 医院或 几个城 市 的中心 医院 。
二 Ｃ Ｎ总线上的通信结构 Ａ 与实现
Ｃ Ｎ Ａ 采用短帧结构传输 ， 每帧有效 字段为６ ８ ～ 个 传输时间短 ， 受干扰的 概率低。而且每帧信息都有 Ｃ Ｃ校验和 Ｒ 其他检错措施 ，保证数据 出错率极低。 当节点严重错误 时 具 有 自动关 闭功 能，使总线上其他节点不受影响。 ＣＮ Ａ 总线上的通信是通过报文帧来 实现的。帧有 ３ 种类型 ，即数据帧、远 程帧和错误帧。每一个帧内部都具备一 些字段 ，对发送的帧类型做 出定义并提 供相关信息。比如 ，数据帧由 ６ 个字段 组成 分别是：仲裁字段、控制字段、 数据字段、Ｃ Ｃ 循环冗余校验 ） Ｒ （ 字段 、 确认字段 以及帧结束。在帧发送期 间 仲裁字段被网络中的每个节点用来识别 和解决冲突。仲裁字段还用来识别报文 的类型及其发送目的地。控制字段定义 了数据帧的长度。数据帧包含数据 其 字节数在控制字段中作了规定 Ｃ Ｃ Ｒ 字
７ ０
Ａ ｏＩ１１ Ｖ ． Ｎ ｏ． ９
（） ａ 以太 网的集 中式 网络
（）Ａ ｂＣ Ｎ的分布 式网络
图 １ Ｃ Ｎ总线网络多ｉ祝系统｛ Ａ 分布式网络１ ｓ以太网络ｉ 集中式网络１ 比较
— 百
一
维普资讯
方便灵活的Ｃ Ｎ总线网络及应用 Ａ
Ｃ Ｎ与以太网的区别 ． Ａ
传统的客户机 １服务器网络（ 以 ＿ ＿ Ｉ 如 太网） 依赖于网络寻址方式将数据发送到 单一节点上． 如果网络中存在多个节点 则 需用星 形配 置 实现 集 中控 制 （ 图 见
优先级较低的节点切换到接收模式 ，等
７） ａ 。这种以太 网络 中只需较少的单片
机即可执行各种不同的任务 ．但所使用 的是 Ｍ Ｕ Ｃ 通常需要有较多引脚 ． 而且 功能也更加复杂 很不方便。 与之相反， Ａ Ｃ Ｎ系统中的每个节点
来，由于价格不断下降，Ｃ Ｎ 了炙手 Ａ 成
可热的技术 ．开始在工业网络 、医疗设
待下一次总线空闲才再次尝试发送。 仲裁成功的发送器将继续如常发送 报文 ．由于在报文仲裁期间，模式的变
车工业设计的 ， 后来由于 自身的特点被
广 泛地应 用于各行各业 。特 别是近 年
更在发送的一开始就发生 了，优先级高 的报文没有遭到破坏 ．因此系统对冲突 的仲裁结果能做出更快的回应。报文标