CAN现场总线监控系统原理和应用设计
基于CAN型现场总线通信结构煤矿井下局部通风机的监控系统设计
《 内蒙 古 煤 炭 经 济》
２１ ０ ０年 第 １ 期
基于 Ｃ ＡＮ 型 现 机 的 监 控 系 统 设 计
崔 志 永
（ 内蒙 古煤 矿 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 ， 内蒙 古 呼和浩特 ００ １ ） １０ ０
（ ） 参 数 １ 电
面 的 送 风 质 量 以 及 瓦 斯 等 有 害 气 体 的 排 放 有 着 直 接 的关 系。 目前 国 内 大 部 分 矿 井 采 用 的 局 部 通 风 机 监 测 还 是 模 拟 仪 表 ，Ｖ作 人 员 要 在 现 场 抄 表 ， 局 部 通 －． 在 风 机 出现 故 障 时 需 要 人 工 切 换 工 作 设 备 ， 人工 上 并
摘 要 ： 于 Ｃ Ｎ 总 线 的 局部 通 风 机 监 控 系 统 以 Ｄ Ｐ芯 片 作 为 核 心 控 制 部 件 ， 合 各 种 传 感 器 和 外 部 电 路 ， 基 Ａ Ｓ 配 自动 监 控 煤矿井下通风的各项指标， 现局部通风机开机 、 机 、 量调节 、 实 停 风 电机 检 测 和 综 合 保 护 的 全 面 智 能 化 ， 采 用 Ｃ Ｎ 现 场 总 并 Ａ 线 与 地 面 调 度 室 的 主 机 通 信 ， 现 集 中和 远 程 监 控 。 该 系 统 实 现 了煤 矿 井 下 局 部 通 风 机 监 控 的 全 程 自动 化 ， 高 了 井 下 安 实 提 全 生 产 的 可 靠 性 ， 免 因通 风 不 良而 造 成 煤 矿 井 下 局 部 瓦 斯 积 聚 ， 避 引起 瓦 斯 爆炸 事故 的可 能 性 。 关 键 词 ： 部 通 风机 ； 控 系 统 ； 制 器 局 域 网总 线 ； 矿 安 全 ； 斯 爆 炸 局 监 控 煤 瓦
CAN总线网络设计
1 引言can（controller area network）即控制器局域网络，最初是由德国bosch公司为解决汽车监控系统中的自动化系统集成而设计的数字信号通信协议，属于总线式串行通信网络。
由于can总线自身的特点，其应用领域由汽车行业扩展到过程控制、机械制造、机器人和楼宇自动化等领域，被公认为最有发展前景的现场总线之一。
can总线系统网络拓扑结构采用总线式结构，其结构简单、成本低，并且采用无源抽头连接，系统可靠性高。
本设计在保证系统可靠工作和降低成本的条件下，具有通用性、实时性和可扩展性等持点。
2 系统总体方案设计整个can网络由上位机（上位机也是网络节点）和各网络节点组成（见图1）。
上位机采用工控机或通用计算机，它不仅可以使用普通pc机的丰富软件，而且采用了许多保护措施，保证了安全可靠的运行，工控机特别适合于工业控制环境恶劣条件下的使用。
上位机通过can总线适配卡与各网络节点进行信息交换，负责对整个系统进行监控和给下位机发送各种操作控制命令和设定参数。
网络节点由传感器接口、下位机、can控制器和can收发器组成，通过can收发器与总线相连，接收上位机的设置和命令。
传感器接口把采集到的现场信号经过网络节点处理后，由can收发器经由can总线与上位机进行数据交换，上位机对传感器检测到的现场信号做进一步分析、处理或存储，完成系统的在线检测，计算机分析与控制。
本设计can总线传输介质采用双绞线。
图 1 can总线网络系统结构3 can总线智能网络节点硬件设计本文给出以arm7tdmi内核philips公司的lpc2119芯片作为核心构成的智能节点电路设计。
该智能节点的电路原理图如图2所示。
该智能节点的设计在保证系统可靠工作和降低成本的条件下，具有通用性、实时性和可扩展性等特点，下面分别对电路的各部分做进一步的说明。
图2 can总线智能网络点3.1 lpc2119处理器特点lpc2119是philips公司推出的一款高性价比很处理器。
基于CAN总线的煤矿安全监控系统设计
图1基于CAN 总线的煤矿安全监控系统架构收稿日期:2012-03-22;修订日期:2012-10-22作者简介:高静（1974-），女，河北保定人，讲师/主任科员，硕士，研究方向：计算机应用。
0引言目前，我国煤矿的总体现状是老矿、瓦斯突出风险高矿多，具有完备的全自动安全生产监控系统的现代化煤矿少，缺失系统的风险管理在一个方面加剧了煤矿安全事故的发生，为此有必要全面建立自动化煤矿安全监控系统，以提高煤矿安全生产系数。
煤矿安全监控系统是借助对煤矿井下环境（水、电、瓦斯、地质压力）和设备工况进行实时监控，获得状态数据，并利用计算机分析处理，从而研判煤矿安全生产风险的一种控制系统。
现对于其它工业检测系统，煤矿安全检测系统的特点在于测点数量多、分布范围广、传输距离远、扰动因素多、使用环境恶劣。
为此，煤矿安全监控系统必须具备良好的抗噪性能、实时响应性、传输容量大及系统成本低等特点。
CAN （Controller Area Network ）总线是目前唯一具有国际标准的现场总线，具有低成本、总线利用率高、良好的传输防错设计、开发软件易于掌握，其组网模式灵活，性能可靠，支持最远可达10km 的直接通讯，非常适合于的煤矿安全监控系统。
1煤矿安全监控系统架构依据煤矿采掘工作面分布的实际情况，煤矿安全监控系统架构设计如图1所示。
整个监控系统主要由监控主机、控制分站、通信光纤、以及分布于关键点的多种（温度、压力、震动、瓦斯等）传感器组成。
控制分站的数目取决于煤矿井下工作面的实际情况，通常同一深度的多条巷道构成1个工作面，设置1个控制分站（对于大型煤矿，可以再控制分站预留1台备用控制器）。
监控主机与各控制分站保持通信，调控各工作面的传感器进行采集数据，显示环境与设备状态，并反馈状态信息，如通过服务器接入Internet 和局域网，便可实现远程控制。
各控制分站相互连通，除了起到中继通信作用，还可以独立控制本层工作面的监测工作。
现场总线技术及其应用-概述
Date: 2020/7/4
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Date: 2020/7/4
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4.现场总线系统的优点
• 节省维护开销 1）现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的
能力，可通过数字通信将相关诊断维护信息发送 到控制室，便于用户查询分析故障原因并快速排 除，缩短了维护停工时间；
Date: 2020/7/4
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基地式仪表特点：
（1）综合与集中：基地式仪表把必要的功能部件全 集中在一个仪表之内，只需配上调节阀便可构成一 个调节系统；
（2）基地式仪表系统结构简单，不需要变送器，使 用维护方便、防爆。由于安装在现场，因而测量和 输出的管线很短。基地式仪表减少了气动仪表传送 带滞后的缺点，有助于调节性能的改善；
Date: 2020/7/4
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第1章 概述
1.现场总线的产生、本质与发展 2.现场总线的结构及其特点 3.几种有影响的现场总线 4.现场总线面临的挑战
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学习目标
1.掌握现场总线的概念 2.了解目前市场上最常见的现场总线及 其主要特点 3.了解现场总线技术对未来自动控制系 统的影响
执行器是控制系统必不可少的环节。 手
执行器工作/使用条件恶劣，它也是控制系统最薄弱的环节。
原因：执行器与介质直接接触；
(强)腐蚀性、(高)粘度、(易)结晶、高温、深冷、高压。
Date: 2020/7/4
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① 分类－－按使用的能源形式：
气动执行器
电动执行器
液动执行器
气动阀
电动阀
CAN总线下的煤矿安全监控系统设计
关键词：煤矿安全；CAN总线；dsPIC30F6012；监控系统引言煤矿安全监控系统能够对矿井下CH4、CO、温度、通风、粉尘等环境参数及机电设备的开关状态进行准确、实时的监测和报警，减少事故的发生，对煤矿安全生产具有非常重要的意义。
但是，煤矿井下环境十分恶劣，监测数据量大，监测点多且分散，采集的数据需要通过长距离通信线路上传，易受干扰影响，对监测系统的可靠性、实时性提出了严峻的考验。
CAN总线是一种应用于现场设备与控制室之间，支持分布式、实时控制的现场总线网络；采用双绞线传输、全分散、全数字化，抗干扰能力强，可构建多变量、多点检测的通信系统；可靠性高、实时性好，传输速率高，最高可达1Mb/s，最大传输距离为5km，完全满足煤矿安全监控的要求。
因此，本文设计了一种基于CAN总线的煤矿安全监控系统，现场智能节点以单片机dsPIC30F6012为检测控制核心，检测井下环境参数，并通过CAN总线实时、远距离上传至地面上位监控主机进行数据分析，全面实现井下安全生产监控。
1煤矿安全监控系统概述煤矿安全监控系统的总体结构如图1所示,由现场检测节点电路及测量传感器、CAN总线网络、CAN总线适配卡、上位机组成。
现场检测节点收集有害气体含量、温度等矿用传感器检测的环境数据，进行分析处理并就地显示及异常报警，同时通过CAN接口将数据实时发送到CAN总线上，也可通过CAN接口接收上位机下达的指令信息。
CAN总线可挂接110个检测节点，通过网桥方式可扩充节点数量，使监控不留死角。
上位PC机通过CAN适配卡获取由CAN总线传输的井下监测数据，并进行数据分析处理及存储，形成各种报表、异常报警及控制指令的下达。
2系统硬件设计（1）现场检测节点设计现场检测节点电路结构图如图2所示，节点以单片机dsPIC30F6012为核心，井下传感器输出的模拟信号送入dsPIC30F6012的片内A/D转换器，单片机以此获取井下环境参数信息，进行显示及与设定的限值进行比较，对异常情况进行报警；由单片机片内CAN总线控制器及高速光耦6N137、CAN总线收发器TJA1050T构成CAN 通信接口电路，用于数据的实时传输。
基于CAN总线的数据监控系统设计
有 很 高 安 全 等 级 的 分 布 实 时 控 制 。本 文 利 用 ＣＡＮ现 场 总 线 技 术 实 现 在 线 数 据 实 时监 控 ． 出７ＣＡＮ总 线 的 硬 件 电 路 和 软 给 件 设 计 过 程 ， 利 用Ｖｉｕ ｌ ＋设 计 了＿ 机 监 控 软 件 。 并 ｓ ａ Ｃ＋ 上位 关键 词 ： ＣＡＮ总 线 ；数 据 监 控 Ｖｉｕ ｌ ｓ ａ ｃ＋＋．
ｎｒｔ ｃ ｍｎ ｔｓ ｆ ａｎ 。 ｕｃｊ ｏ ｉ ｍ ｉｏ ｍｏ ＆ ａｎ
摘
要 ： 制 器 局 域 网ＣＡＮ为 串行 通 信 协 议 ． 有效 地 支 持 具 控 能
特 的 设 计 与 一 般 的 通 信 总 线 相 比 ． 的 数 据 通 信 具 有 突 出 它 的 可 靠 性 、实 时 性 和 灵 活 性 ，其 特 点 可 概 括 为：） ０ ＣＡＮ为 多主 方 式 工 作 ， 络 上 任 一 节 点 均 可 在 任 意 时 刻 主 动 地 向 网 络 上 网 其 他 节 点 发 送 信 息 而 不 分 主 从 ：② 采 用 非 破 坏 仲 裁 技 术 ． 当多 个 节 点 同 时 向 总 线 发 送 信 息 冲 突 时 ， 先 级 低 的 节点 会 优 主 动 地 退 出 发 送 ，而 最 高 优 先 级 的 节 点 可 不 受 影 响 地 继 续 传 输 数 据 ．从 而 大 大 节 省 了总 线 ； 仲 裁 时 间 。尤 其 是 在 网 中突 络 负 载 很 重 的 情 况 下 ， 不 会 出 现 网 络 瘫 痪 情 况 ； ＣＡＮ的 也 ③
种 串 行 数 据 通 信 协 议 ． 有 实 时 性 强 、 输 距 离 较 远 、 电 具 传 抗
磁 干 扰 能 力强 、成 本 低 等 优 点 ， 别 适 用 于 环 境 恶 劣 、电 磁 特 辐 射 强 和 振 动 大 的 工 业 环 境 Ⅲ。 笔 者 叙 述 的 是 基 于 ＣＡＮ总 线 的 数 据 监 控 系 统 设 计 ．把 先 进 的 网 络 通 讯 技 术 应 用 于 数 据 传 输 中 ， 结 合 Ｍ ＦＣ设 计 并 出上 位 机 窗 口， 于 实 时监 控 和 限 值 报 警 。 便
混合式CAN总线智能监控系统的设计
一
步的分析处理来实现对系统的在线检测 ， 计算分析
等 。主控 节 点 配 有 Ｒ －８ Ｓ４５通 信 口并 采 用 ＭＯ Ｂ Ｓ ＤＵ
通信协议 ， 便于与下位机组成 Ｒ － ５主从式通信 网 Ｓ４ ８ 络 。系统设计 结构 如 图 １ 示 。 所
图１ 系统总体设计结构图
为 了提 高 网络节 点 的拓扑 能力 ，Ａ Ｃ Ｎ总线两端 需要有 １０）的抑制 反射终 端 电阻 ］它对 总线 阻抗起 着 ２１ ，
Ｊｎ ２ １ ａ．０２
文章 编 号 ：０ ５２ １ （ ０２ ０ －０２０ ２９ －７ ６ ２ １ ） １ ３ －４ ０
●
混 合式 Ｃ Ｎ总线 智 能监 控 系统 的设计 Ａ
徐 慧
（ 河北联合大学 电气工程学院， 河北 唐山 ０ ３０ ） ６ ０ ９
关键词 ： Ａ Ｒ －８ 智 能监控 Ｃ Ｎ； Ｓ４ ５；
路模 拟量输 入 。 ２ 地 址模 块 ）
每个 Ｃ Ｎ总线智能数据采集节点都必须有 自己唯一的地址 以指示故障发生的位置。因此要有地址译 Ａ
码控制 电路 ， 实验 阶段可 以用拨码开 关代替 。 在 ３ 数／ ） 模信 号采集 模块
来 自现场传感器的信号电压不尽相同， 因此有必要经过周边驱动来完成电平转换。
（ ）Ａ １ Ｃ Ｎ主控 节点 的设计
Ｃ Ｎ主控节点的主要任务是 ： Ａ 完成与下位机的通信 ； 显示下位机上传来的数据 ； 显示故障类型及产生故 障的下位机地址 ； 通过发送上位机的控制指令实现对各智能节点的控制 ； 最后将下位机上传 的数据 ， 主控节 点发出的命令 ， 各种故障处理的过程等数据保存到外部存储器 ， 其主要构成部分有电源模块 、 控制模块、 通讯
can总线的工作原理
can总线的工作原理
CAN总线是一种常见的数据通信协议，广泛应用于汽车和工
业控制系统等领域。
它的工作原理如下：
1. 消息帧与帧格式：CAN总线通信基于消息帧的发送和接收。
每个消息帧由识别码（ID）和数据组成。
ID用于标识消息的
优先级和内容，数据则存储实际的信息。
CAN总线采用一种
基于事件触发的机制，只有当总线上没有其他节点在发送消息时，当前节点才能发送消息。
2. 仲裁机制：CAN总线使用一种分布式仲裁机制，以确保各
个节点之间的通信顺序。
当两个以上的节点准备发送消息时，会根据消息帧的ID来进行仲裁。
ID的低位优先级高，因此具
备低ID的节点在仲裁中具有更高的优先级。
3. 错误检测：CAN总线具有强大的错误检测和纠正机制。
每
个节点在发送消息时，会实时监测总线上的电压变化情况。
如果检测到总线上有其他节点发送了错误的帧，节点将一直等待，并重新尝试发送消息。
这种自适应机制使得CAN总线具有较
高的消息可靠性。
4. 实时性能：CAN总线以固定的时间间隔来发送消息，以确
保实时性的要求。
节点在一个时间窗口内发送消息，并在下一个时间窗口前接收消息。
通过控制时间窗口的大小和频率，可以满足不同应用场景中对实时性的要求。
总而言之，CAN总线通过消息帧的发送和接收来进行数据通
信。
它采用分布式仲裁机制、强大的错误检测和纠正机制，以及固定的时间间隔来保证通信的可靠性和实时性。
CAN总线在视频监控系统中的应用
的微处理 器。Ｐ ｃ机通过并 口与 Ｃ Ｎ 总 线控 制 器 ｓＡ１０ Ａ ｊ ０ ０进行 通 信， 个控 制 器 系统 中采 用 Ｐ ｉｐ 整 ｈｌ ｓ公 司的 ＳＡ ０ ０ ｉ Ｊ１０ 、 ８１５ ２２ ０芯片和 高速光 电耦 合器 ６ １７ Ｊ ００是独 立的 Ｃ ２ Ｎ ３ 。ＳＡ１０ ＡＮ通信控制 器 ，２２５ ８ １ ０为高性能 Ｃ Ｎ总线收发 器。微 处理 ２ Ａ 器 负责 ＳＡ ０ ０的初 始化 ， 定所要控制 的云 台转动和镜头变焦转换等相关数据 ， Ｊ １０ 设 通过控制 ＳＡ ０ ０来 实现数据的接 收和 Ｊ １０
电路原 理 图如 图 ２所 示 ，Ｊ ０ ０的 寄存 器 结 构及 ＳＡ１０
成对通讯数据的成帧处理。Ｃ Ｎ卓越的特性 、 Ａ 极高 的可靠性和独特 的设计， 特别适合工业过程监控设 备 的互 连 。 因此 ， 来 越 受 到 工 业 界 的重 视 ， 认 越 被 为最有前途的现场总线之一。 Ｃ Ｎ实现 总线分 配 的方法 ， Ａ 可保 证 当不 同的 站
司从 １８ 年代初为解决现代汽车 中众 多控制与测 ９０ 试仪器之间的数据交换而开发 的一种串行 数据通 讯协 议 。它 是一种 多主 总线 ， 通讯 介质 可 以是 双 绞
线、 同轴 电缆 或光 导纤维 。Ｃ Ｎ总 线通讯 接 口中集 Ａ 成 了 Ｃ Ｎ协 议 的物 理 层 和 数 据 链 路 层 功 能 ， 完 Ａ 可
２ 硬 件 部 分
（） １ 主控部 分 。Ｐ Ｃ机通 过并 口与 Ｃ Ｎ 总线 控 Ａ
制器 ＳＡ ００进行通信 ， 口中采用 Ｐ ｉ ｓ 司 Ｊ １０ 接 ｈｉ 公 ｌ ｐ
的 ＳＡ１０ Ｊ ０ ０和 ８ Ｃ ５ ２ ２ ０芯 片 ，Ｊ ０ ０是 独 立 Ｃ Ｎ ＳＡ１０ Ａ
CAN总线原理及应用
CAN总线原理及应用摘要介绍了CAN总线的特点、工作原理和应用领域，并且对每个应用领域进行了描述和举例讲解。
关键字 CAN总线，汽车，现场控制系统，通信1 引言控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。
CAN协议由德国的Robert Bosch公司开发，用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。
该协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。
CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。
CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电子干扰性，并且能够检测出产生的任何错误。
CAN总线可以应用于汽车电控制系统、电梯控制系统、安全监测系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等领域。
2 CAN总线的特点●具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点；●采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；●具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN 控制器挂到CAN-bus 上，形成多主机局部网络；●可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；●可靠的错误处理和检错机制；●发送的信息遭到破坏后，可自动重发；●节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；●报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。
3 CAN总线的工作原理CAN总线使用串行数据传输方式，可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。
CAN与I2C总线的许多细节很类似，但也有一些明显的区别。
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，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收。
基于CAN总线的通用型监控系统设计
（ ｌｃ ｃｌ ｎ ｆｒ ａｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇＣ ｌ ｇ ，Ｈ ｎ ｎＵ ｉ ｒ ｔ， ｈ ｎｓａ４ ０ ８ ，Ｃ ｉａ Ｅｅｔ ａ ａ ｄＩ ｏｍ ｔ ｎＥ ｇ ｅ ｎ ｏ ｅｅ ｕ ａ ｎ ｅｓ ｙ Ｃ ａ ｇｈ １０ ２ ｈｎ ） ｉ ｒ ｎ ｏ ｎ ｉ ｌ ｖ ｉ
Ａｂ ｔ ｓ￣ ：Ｔ ｅ ｄ ｓ ｎ ｏ ｎ ｖ ｒ ｉ ｎ ｔｒｎ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ Ｃ ｕ ｓ ｉｅ ．Ｔ ｅ ｇ ｎ ｒ ｌｄ ｓｒ ｕｅ ｈ ｅ ｉ ｆｕ ｉｅ ｓａ ｍｏ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ＡＮ ｂ ｓ Ｗａ ｇｖ ｎ ｇ ｌ ｏ ｈ ｅ ｅ ａ ｉ ｉ ｔ ｄ ｔｂ
统 的进一 步普 及应 用 Ｊ 。
的场合 。Ｃ Ｎ 总 线 广 泛 应 用 于 汽 车 的 微 控 制 通 Ａ 信， 形成 汽 车 电 子控 制 网络 。 可靠 的错 误 处 理 和 检错 机 制 、 特 的 非 破 坏 总 线 仲 裁 、 件 自动 重 独 硬 发 、 帧结 构 、 Ｒ 短 Ｃ Ｃ校 验 等 独 特 的 功能 使 Ｃ Ｎ总 Ａ 线 成 为 目前 抗 干扰 能力 最强 的现 场 总线之 一 Ｌ 。 ４ ］ （ ）总线 利用 率 高 。数 据 传 输距 离 远 （ 度 ２ 速 降到 ５ｋ／ 以下 时 ， ｂ ｓ 传输 距 离 可 达 １ ｍ） 数 据 ０ｋ ，
ｎ ｎ－ｉｅ ｐｒ ａ ｄ ｏ ｌｎ ｏ￣ ａ ｔ ｅ ｉｅ ｓ ｎｃ ｒ ｅ ｅ ｌ ｆｓ ｆｗａ ｅ ａ ｄ ｈ ｒ ｗａｅ． Ｉ ｓｐｒ ｖ ｄ ｈ ｔｔ ｅ ｓ ｓｅ ｏ ｒｔ ｓｗｅｌ ｍ ｏ ｒ ａ ｚ ｙ ｈ ｒ ｎ ｗａ ｏ ｏｔ ｒ ｌ ｏ ｎ ａｄ ｒ ｔｉ ｏ ｅ ｔ ａ ｈ ｙ ｔｍ ｐｅ ａｅ ｌ ｎ ａ ｅ ｍ ｉｔ ｉｅ ｓ ｙ，Ｓ ｔｃ ｎ ｂ ｄ ｌ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｂ ａｎ ａｎ ｄ ｅ ａｌ ｉ Ｏ ｉ ａ ｅ ｗｉ ｅｙ ｕｓ ｄ． Ｋｅ ｏ ｄ ｙ ｗ ｒ ｓ：ＣＡ ｓ；ｕｎｉ ｅ ｓ ｌ ｍ ｏ ｔ ｒｎｇ ｓ ｔ ｍ ；ｏ ｌｎｅ ｐｒ ｇｒ ｍ Ｎ ｂｕ ｖ ｒａ ； ｎｉｏ ｉ ｙｓｅ ｎ－ｉ ｏ ａ
CAN总线
3
CAN 总 线
4
CAN的工作原理、特点
1．CAN 的工作原理
CAN总线标准包括物理层、数据链路层，其中链路层定 义了不同的信息类型、总线访问的仲裁规则及故障检测与故 障处理的方式。
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。
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。
➢ 仲裁场（标准格式）由11位标识符ID28~ ID18、远程发送 请求位RTR（Remote Transmission Request BIT）组成， 其中ID高七位不可全为1（隐性）；
➢ 仲裁场（扩展格式）由29位标识符ID28~ ID0、SRR位、识 别符扩展位IDE(Identifier Extension Bit)位、RTR位组成；
错误状态类型
19
➢ 主动错误状态
✓ 主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。
✓ 处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误
标志。
➢ 被动错误状态
✓ 被动错误状态是易引起错误的状态。
✓ 处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信，但为不妨
碍其它单元通信，接收时不能积极地发送错误通知。
✓ 处于被动错误状态的单元即使检测出错误，而其它处于
求数据的物理传输通路有较高的速度。在几个站同时需要 发送数据时，要求快速地进行总线分配。 ➢ 如果2 个或2 个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有 总线访问冲突。通过使用识别符的位形式仲裁可以解决这 个冲突。 ➢ CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合 在11位标识符中，具有最低二进制数的标识符有最高的优 先级。这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被 更改。总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。
基于CAN总线的机电设备监控系统设计
通过霍尔开关将到位状惑转换成划应 的离低电平信 弓．控 制器通址中断打描得出具体的扦盖量到 他信息 奉 殳主要 的 目的是 通过 Ｃ Ｎ总线将现场 信 发送 缩 卜 ｆ ，完成 Ａ 位 』 【
通 讯 功 能
为了保 证可靠 通讯 ，通讯 电路的软 硬什 设引非常 重 要 奉 史果Ｊ ＡＮ总线 收发 器实 现数 据的 传收 ．果用 ＨＣ
数 料 城 外 都 是 Ｃ Ｎ控 制 器 发 送 数 据 时 自动 加 上 士 的 ． 而 Ａ
信号．拄控制器的拄制 卜完成模拟量的采集 。开笑培 信号
书耍柬冉某些机构的到位， 锁 的 卡 住 到 位 ． 电气 ｌ 以 可
仲裁域 、控 制 域 ．数据域 则 必须 由 Ｃ Ｕ拄制 给 出一 刚 Ｐ ｓＡｌｏ Ｊ Ｏ ０时 ，写发送缓 冲器的 Ｔ Ｉ０ Ｔ Ｉ ｌ寄存器 即设 ＸＤ ｘＤ
的 处 理 判 断 ． 给 出 控 制 要 求 ． 井 通 过 Ｃ Ｎ 总 线 传 送 给 控 Ａ 制 现场 控 制 器 ，现 场 控 制 ｌ根 据 要 求 执 行 棚 应 操 作 播
３现 场 控 制 器 系 统 软 件 设 计
Ｃ Ｎ 议通 信格式 中有 ４种帧格式 ：数据 Ａ 远程 帧 、出错帧和超载１ 其中数 据帧嗣 远程帧 的发送需 要 ８ Ｊ Ｉ 『
制该机电设备的某些扦美部件完成某些操 作 阑此我们设
引 的 现 场 拄 制 器 能 够 采 集 输 人 的 模 拟 鼙 信 号 和 ｌ 关 域 信 圩 号 ， 控 制 输 出 的 肯 开 戈 设 备 ．器 求 监 测 １业现 场 各 种 状 态 ：
变化．包括榄拟鞋和歼笑量的变化 ．井将这些 信息发送给 上位机 Ｉ位机接受到现场状态信息的变 化后，作出相应 ’
Ｃ Ｃ校骏 ．Ｌ错概 率小 ．上 ：Ｎ总 线采用 破坏 性仲裁 Ｒ 【 Ｊ ｌ（ Ａ
现场总线技术及其应用
案例三：城市交通信号控制系统应用
总结词
利用现场总线技术实现城市交通信号的智能控制，提高 交通流畅度和安全性。
详细描述
在城市交通管理中，采用现场总线技术构建交通信号控 制系统，实现各个路口信号灯的实时通信和控制。通过 实时数据采集和智能算法，优化信号灯的配时方案，提 高交通流畅度和安全性，缓解城市交通拥堵问题。
在工业自动化领域，常见的现场总线 技术包括PROFIBUS、Modbus、 EtherNet/IP等。
智能建筑
智能建筑是现场总线技术的另一个重 要应用领域。通过现场总线，可以实 现建筑物内各种设备（如照明、空调 、安防等）的集中控制和管理，提高 建筑物的能源利用效率和舒适度。
VS
在智能建筑领域，常见的现场总线技 术包括LonWorks、CAN等。
智能交通系统
智能交通系统是现场总线技术的重要应用方 向之一。通过现场总线，可以实现交通信号 灯、监控摄像头等交通设施的集中控制和数 据传输，提高交通效率和安全性。
在智能交通系统领域，常见的现场总线技术 包括FlexRay、TTCAN等。
医疗设备
医疗设备是现场总线技术的重要应用 领域之一。通过现场总线，可以实现 医疗设备的集中控制和数据传输，提 高医疗设备的可靠性和安全性。
02
现场总线技术种类
PROFIBUS
德国标准总线
PROFIBUS是一种用于工业自动化的现场总线标准，由德国标准委员会制定。它 支持多种通信协议，广泛应用于制造业、过程控制和楼宇自动化等领域。
CAN总线
控制器局域网
CAN总线是一种用于汽车和工业自动化领域的现场总线标准。它支持分布式实时控制，具有高可靠性和灵活性，广泛应用于 汽车电子、智能交通和工业自动化等领域。
基于CAN总线的电机监控系统设计
Ｒ￥ ２ 串 行 总 线 电 平 转 换 ４２
髓 控 电 机
变 频 器 和 Ｐ Ｃ等 Ｌ
构 ，着重叙述 了 Ｃ Ｎ总线通讯技 术中的识别 符设 计和 通讯 软件 Ａ
的流 程 ； 文献 ［】 出 了一 种 基 于 Ｃ Ｎ总 线 和 以 Ｄ Ｐ为 核 心控 制 ４提 Ａ Ｓ 的交 流 电机 在线 监 控 系统 设 计 方 案 。 本 文 重 点讨 论 Ｒ 。２ ／ Ａ Ｓ４ ２ Ｃ Ｎ转 换 接 口的硬 件 设 计 、 Ａ Ｃ Ｎ智 能
１ 前 言
Ｃ Ｎ总 线 由于 其 可 靠 性 高 、 输 速 率 快 、 干 扰 能 力 强 、 Ａ 传 抗 系统 造 价 和 维 护 成 本 低 等优 点 ， 目前 已 广 泛 应 用 于 控 制 系统 中各 检 测 和执 行 机 构 之 间 的 数 据 通 信， 献 ［】 出 了一 个 能 实 现 串 行 总 线 文 ２提 和 Ｃ Ｎ 总 线 相 互 转 换 的 总 线 网 桥 的 硬 件 电 路 ， 并 简 要 阐 述 了 Ａ Ｒ ． ２ Ｃ Ｎ 桥 接器 在 变 频 调 速 系 统 中的 应 用 ； Ｓ４ ／ Ａ ２ 文献 ［】 出 了基 ３给 于 Ｃ Ｎ总 线 电机 监 控 系 统 的 整 体 结 构 和 智 能 监 控 单 元 的 一 般 结 Ａ
ｄ ｓ ｒｂ ｄ ｅ ｃｉ ｅ ．
Ｋ ｅ ｗｏ ｄｓ ｍｏｏ ｎｉ ｒ ＣＡＮ ｓ ＲＳ ２ ｂ ＡＴ８ ５ ｉｒ ｃ ｎｔｏｌ ｒ ｙ ｒ ： ｔｒｍｏ ｔ ｏ ｂｕ ４２ ｕｓ ９Ｓ ２ Ｍ ｃ ｏ ｏ ｒ ｌｅ
［ 中图分类号】 Ｐ ９ ； Ｍ９ １ ［ Ｔ ３ ３ Ｔ ２ 文献标识码 】 ［ Ａ 文章编号 】０ ０３ ８ （０ ７ ０ —０ １ ３ １０ —８ ６ ２ ０ ）６０ ４ — ０
基于CAN现场总线的远程监控系统
作者简介 ： 李家文 （９ ８） 男 ， １ ８一 ， 湖北 宜昌人， 在读研究牛 ， 究 研
理器必须将要发送的数据从其数据 存储 区中取出，与主机 的 Ｉ 地址一起组成信息帧按 Ｃ Ｎ报 文结构发送 到发送 缓冲 器 Ｄ Ａ
中， 并置位命令寄存器 中的发送请求标志 ， 收到发送请求后 接 发送过程 由 Ｃ Ｎ 控制器 自动完成 。在检测到接 收缓冲器 中 Ａ 存在有 效报 文后 ，接收程序将接 收缓冲器巾的 内容读入 Ｃ Ｕ Ｐ 的数据存储 区。接收完毕后检查总线状态及溢 出情况等并做 相应处理 ， 发送与接收程序流程图见图 ２ 。
用。
参考文献：
［】 阳宪惠． １ 现场总线技术及其应用【 ． Ｍ］北京 ： 清华大学 出版
社 ， ９ ９ ｌ９ ．
［】 夏 锋 ， 优 贤 ． 于 交 换 式 以太 网 实现 多现 场 总 线集 成 ［ ． ２ 孙 基 Ｊ ］
电力系统及其 自动化 学报 ，０ ３ ２ ０． 【】 徐 皑冬 ， ３ 王宏 ， 志 家 ． 于 以太 网 的 工业 控 制 网络 ［】信 杨 基 Ｊ．
２ ８ ００
来 很多方便 ， 是数字技术发展应 用的普及 。又 因为 Ｆ Ｋ信 号 Ｓ 具有数据传输速率较高 ， 在短时 间内传输的字符数多， 可以节 省 ｊ户 的时间， 丰 ｊ 它支持计算机系统识别的 ＡＳ Ｉ字符集 ， ＣＩ 可以 实现 网络联 网， 因此几乎在手机制作的大部分市场 ， 手机来电 显示功 能安装 的核心技术都是采用 Ｆ Ｋ信 号。 目前在美 国、 Ｓ 仁 本、 ｊ 加拿大、 比利时、 荷兰、 新加坡 、 中国广大 国家和地区使
基于Arm CAN现场总线的油库实时监控系统
２ 系统的软硬件结构原理与设计
选用双绞线作为传输介质 ，采 用 Ｃ Ｎ 控制器和 Ａ Ｃ Ｎ收发器实现数据帧的收发、差错监测 、总线仲裁 Ａ 等功能。利用 Ａ Ｍ Ｒ 处理器作为微控制器，控 制 Ｃ Ｎ Ａ 控制器 的工作和传感器 的工作。在 Ａ Ｍ 处理器上 ， Ｒ
பைடு நூலகம்
根据 ＳＡ１０ Ｊ ００的工作方式Ｉ Ｉ Ｊ Ｃ Ｎ总线驱动程序， 实现 Ａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｃｏ ｄｎ ｈ ａｅｙｏ ｉａ ｄｒａ－ ｍｅｒｌ ｂｌ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｅ ｕｒｍｅ ｔ． ｉ ｐ ｐ ｒｐ ｔ ｒ ｒ ｅ ｓｒ ｃ： ｃ ｒｉｇｔ ｔｅｓｆｔ ｆｏｌ ｎ ｅ ｌｉ ｉ ｉｔ ｍａ ａ ｅ ｎ ｑ ｉ ｏ ｔ ｅａ ｉ ｙ ｒ ｅ ｎｓ ｔ ｓ ａ ｅ ｕｓｆ ｗａｄｔ ｈ ｏ ｈ
分布式控制系统方案。 主要介绍了在核心数据处理单元 ￥ Ｃ ４ ０上利用扩展设备 Ｃ Ｎ控制器实现总线报文 的过 ３２１ Ａ 滤与收发 。其中包括 Ｃ Ｎ控制器 ＳＡ１０ Ａ Ｊ ０ ０的工作原理 ，以及 Ｃ Ｎ 总线访 问控制 的一般方法 ， Ａ Ａ Ｃ Ｎ总线驱动程
序 ｝设计 。实验 证明，所论述 的基于 Ａ Ｍ Ａ 的驱动程序设计和报文收发过滤技术 具有普遍意义 。 ｉ Ｊ Ｒ ＣＮ
ＣＡＮ ｉｔｉｕ ｅ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｃ ｍ ｅ Ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｅｃ ｒ ａａｐｒ ｃ ｓｉ ｇｕ ｔ￥ Ｃ２ ０ｉ ｅｕｓ ｆｅ ｐａ ｓｏ Ｂｕｓｄ ｓｒｂ ｔｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓｅ ｓ ｈｅ ． ｔｉ ｒ ｄ ｃ ｓｔ ｏ ｅｄ ｔ ｏ ｅ ｓｎ ｎｉ ３ ４１ ｎｔ ｅｏ ｘ ｎ ｉｎ ｓ ｎ ｈ ｈ ｄ ｖｃ ｓＣＡＮ ｎ ｏ ｌｒｒ ａ ｉｉｇ ｓ ｎ ｉｇ ｅ ｃ ｉ ｎ ｎ ｌ ｒｎ ｕ ａ ｋ ｔ ｎ ｌ ｄｎ ｅ ｗｏ ｋｉｇ ｐ ｉｃｐｌ ｆＣＡＮ ｅ ｉｅ Ｃｏ ｔ ｌｅ ｅ ｌ ｎ ｅ ｄｎ ，ｒ ｅｖｉｇ ａ ｄ ｆ ｔ ｉ ｇ ｂ ｓｐ ｃ ｅ，ｉ ｃｕ ｉｇ ｔ ｒ ｎ ｒｎ ｉ ｅ ｏ ｒ ｚ ｉ ｅ ｈ
通信与现场总线课程设计报告---CAN总线
通信与现场总线课程设计报告——关于CAN总线的学习姓名：学号：班级：指导教师：刘彪1 CAN总线1、1 CAN总线及其特性CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。
通信速率最高可达1Mbps。
1）完成对通信数据的成帧处理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。
2）使网络内的节点个数在理论上不受限制CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。
采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识符可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义2或2个以上不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。
数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。
同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。
CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。
CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。
3）可在各节点之间实现自由通信CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。
CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。
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通讯。
CAN总线插卡可以任意插在PC AT XT兼容机上，方便地构成分布式监控系统。
现场总线技术及其应用
典型控制网络结构：罗克韦尔公司
现场总线的实质
现场总线的协议 制定协议依据：ISO的开发系统互联协议(OSI)。 实际制定的协议：OSI中的某些层 OSI协议：7层协议结构
现场总线系统的组成：
7 6 5 4 3 2 1
应用层 表达层 会话层 传输层 网络层 数据链路 层 物理层
应用层
现场设备 形成系统的传输介质
－－控制层现场总线ControlNet
网络目标功 能 网络拓扑 端到端设备和I/O网络 在同一链路上传递I/O，编程和系统组 态信息 总线、星形、树形 网络节点数 99个可编地址 单段最多48个 模型对象设计；设备对象模型，类/ 实例/属性，设备描述
几种典型的现场总线
应用层设计
最大通讯速 率
通讯方式 网络刷新时 间 数据分组大 小 网络最大拓 扑
电源
网络模型
外部供电
生产者/消费者
连接器
物理层介质
标准同轴电缆BNC
RG6同轴电缆；光纤
其他几种典型现场总线
设备层现场总线DeviceNet：
基于CAN技术的开放标准，三层协议结构。罗克韦 尔 非完全开放的标准。德国
ProfiBus协议：
FF总线
由FF组织提出。三层协议结构。国际
端到端的控制系统解决方案。七层协议结构。 Echleon公司
－－控制层现场总线ControlNet
概述：ControlNet是一种面向控制层的实时性现场总线网络，在 同一物理介质上提供时间关键性I/O数据和报文数据：包括程序上、 下载，组态数据，和端到端报文传递。具有高度的确定性和可重 复性。适用于控制关系复杂关联、要求控制信息同步、协调实时 控制、输出数据速率高的应用场合。 7 应用层 对象和对象模型 ControlNet协议规范
煤矿井下安全监测系统中CAN总线技术的应用
煤矿井下安全监测系统中CAN总线技术的应用矿井工作环境恶劣，矿井安全监测系统的主要作用就是持续监测到诱发矿井灾害的安全隐患问题，并及时采取安全处理措施。
基于CAN总结技术的矿井安全监测系统，大大提高了系统的响应速度，保证安全问题监测的实时性、稳定性及安全性，从而有效降低矿井事故发生率。
文章就针对CAN总线技术在煤矿井下安全监测系统中的应用进行探讨。
标签：矿井；安全监测系统；CAN总线技术煤矿作业生产环节多、涉及到大型的机电设备多，且工作环境高温高湿，十分恶劣，煤矿安全监控系统的应用可在最大程度上保障井下作业人员的人身安全，提高生产效率，降低生产成本。
1 煤矿通信的特点与其它行业的通信系统相比，煤矿通信具有以下几个方面的特点：首先，环境恶劣。
系统观测点多数均位于井下及高压设备环境中，日常工作均处于较强的电磁辐射及潮湿腐蚀的状态，恶劣的工作环境不仅会影响到现场检测的准确性，而且会干扰数据传输。
其次，检测对象种类多。
由于矿井下的危险因素比较多，很多环境参数可能会与事故的发生与发展有直接相关性，比如通风不足会导致瓦斯浓度升高，达到一定程度可能发生爆炸；再比如一氧化碳可能会导致工作人员中毒等，因此煤矿安全监测系统必须准确测量每一项安全参数，并准确的传输至控制中心，以保证煤矿生产的安全性。
最后，测量点分布广泛。
煤矿生产范围大，监测系统必须广泛分布于各个测量点，才可以保证监测范围更加全面，这也就无形中增加了传感器信号及其它检测信号传送的复杂性，对远距离传输的安全性、可靠性要求也更高。
2 CAN总线技术概述CAN总线技术是德国Bosch公司推出的一种现场标准，属于工业现场总线的范畴，即控制器局域网络，是一种串行通信总线，其可实现点对点、一点对多点的通信，与其它总线技术相比，CAN具有较强的实时性与要靠性，且可以实现远距离传输，并获得较高的数据传输速率。
并且系统结构简单、成本相对更低，因此在各个行业领域的应用越来越广泛。
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1、CAN结构分为3层：应用层、数据链路层和物理层。
数据链路层又分为：逻辑链路层（Logic
Link Control，LLC）和媒体访问控制层（Medium Access Control，MAC）。
逻辑链路层的主要功能是：为数据转送和远程数据请求提供服务，确认由LLC子层接收的报文实际已被接收，并为恢复管理和通知超载提供信息。
在定义目标处理时，存在许多灵活性。
媒体访问控制层的功能主要是定义传送规则，亦即控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定。
MAC子层也要确定为开始一次新的发送，总线是否开放或者是否马上
开始接收。
2、CAN总线是串行通信网络，具有可靠性、实时性和灵活性特点。
（1）、以多主方式工作，
网络上任意节点均可以在任意时刻主动向网络上的其他节点发送信息，不分主从，通信方式灵活，而且无需占地址等信息；（2）、CAN网络上的节点信息分不同的优先级，满足不同的实时要求；（3）、当多个节点同时向总线发送信息时，优先级低的节点会主动地退出发送，而优先级最高的节点可不受影响继续传送数据；（4）、CAN只需要通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式来传输数据，无需专门的调度；（5）、CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路；（6）、采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有良好的检错效果。
每帧信息都有CRC校验和其他检错措施；（7）、CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能；（8）、CAN的时间延时是不确定的，只有具有最高优先权的帧延时是确定的。
3、（1）报文，总线上的信息以不同固定格式的报文发送，长度有限制，当总线开放时，
任何连接的单元均可以开始发送一个新报文；（2）节点可以在不要求所有节点积其应用层改变任何软件和硬件的情况下，接入CAN网络；（3）在CAN网络中报文可以确保被所有节点或者指定节点接收；（4）CAN节点能识别永久性故障和短暂扰动，可以自动关闭故障节点；（5）有错误检测功能，措施包括发送自检、循环冗余校验、位填充和报文格式检查；（6）非归零码即未流中每位的逻辑电平在整个位时间内保持不变，或者隐性电平或者显性电平。
相应的曼彻斯特方式要求在每一位中用上升沿或下降沿来表示0或1，因此通信频率要更高一些；（7）CAN中总线数值取显性电平或隐性电平，显性电平表示逻辑0，隐性电平表示逻辑1。
4、基于优先权的总线仲裁，帧的优先权由帧的ID决定。
总线上0代表显性电平，1代表隐
性电平。
总线空闲呈现隐性电平，这是任何一个节点都可以发送一个显性电平作为一帧的开始。
如果有两个以上的节点同时开始发送，即产生总线竞争。
CAN总线解决竞争的方法是对标识符按位进行仲裁。
各发送节点一面向总线发送电平，一面与回收总线电平进行比较，电平相同继续发送下一位，电平不同则不再发送，退出总线竞争。
所谓的电平不一致一定是发生在发隐性电平而收到显性电平之时，它说明总线上尚存在发显性电平的节点，这样的节点继续在支配总线，而自己因发隐性电平而退让。
同时发显性电平的节点可能不止一个，它们继续向下按位仲裁，可见最高优先级的标识符应全是显性电平。
也就是说CAN总线中哪个发送元件的优先级高是由发送的数据决定的，发送数据中0的位置和数目决定了它的优先级。
5、帧类型和帧格式：构成一帧的帧启始、仲裁域、控制域、数据域和CRC序列均借助位填
充规则进行编码。
当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时，将自动地在实际发送的位流中插入一个补码位。
数据帧和远程帧的其余位域采用固定格式，不进行填充。
出错帧和超载帧同样是固定格式，也不进行位填充。
4种帧类型：数据帧携带数据由发送器至接收器；远程帧通过总线单元发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧；
错误帧由检测处错误的任何单元发送；超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。
6、数据帧将数据由发送器传送至接收器。
数据帧由7个不同的位域组成：帧起始、仲裁域、
控制域、数据域、CRC域、应答域和帧结束。
数据域长度可为零。
帧起始只有总线处于空闲状态时才允许开始发送；数据帧理论上最多传送的位数是109位，但是规定连发5个‘1’要补1个‘0’，连发5个‘0’时要补1个‘1’，因此实际发送时一般比109位要多几位。
数据域由数据帧中的发送数据组成。
它可以为0~8字节，每个字节包含8位。
7、远程帧，某节点希望获得总线上另外某个节点上的数据时，需要发出远程帧进行请求。
远程帧由6个不同的位域组成：帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域和帧结束。
8、出错帧，报文传输过程中，任一节点检测出错误即于下一位开始发送错误帧，通知发送
端终止发送。
出错帧由两个不同域组成:第一个域由来自各站点的错误标志叠加得到，后随的第二个域是出错界定符。
9、多主和多节点接收：CAN传输协议中标识符及报文中不包括与总线结构有关的参数，如
接收站地址等，所以总线中各个非发送节点，包括欲发送而被迫退让的节点都可接收。
各接收站根据标识符的性质进行过滤，决定是否将报文拆帧取用。
MCU系统控制器内核是CIP-51微控制器，CIP-51系统控制器的指令集与标准MCS-51TM 指令集完全兼容，所有的CIP-51指令在二进制码和功能上与MSC-51产品完全等价，包括操作码、寻址方式和对PSW标志的影响。
10、存储器组织，CIP-51中有两个独立的存储器空间：程序存储器和数据存储器。
程序存储
器和数据存储器共享同一个地址空间，但用不同的指令类型访问。
11、C8051F040、060系列片内有CAN控制器，CAN控制器进行总线通信是由片内硬件和部
分用户应用软件共同完成的。
12、中继器是CAN总线系统组网的关键设配，可以将同一层的两段网络进行互联；也可以
实现上、下两层的不同总线互联，起到网桥和网管（gateway）的作用。
线路中继：GAN 总线中继器只是将通过的电信号强度增强；网络中继：除了可以增加通信距离外，还能增加CAN总线所允许的节点挂接数，此中继器两端的线路可以是不同层次的同一种网
络协议，也可以是两种完全不同的两种网络协议。
13、CAN总线通常使用双绞线通信，信号为差分信号，两条信号线分别为CAN_H和CAN_L，
静态时均为2.5V左右，此时状态表示为逻辑1，称为隐性；用CAN_H比CAN_L高表示逻辑0，称为显性。
14、标准CAN的标志符长度是11位，而扩展格式CAN的标识符长度可达29位。
CAN控制器用于将欲收发的信息（报文）转换为符合CAN规范的CAN帧，通过CAN收发器在CAN总线上交换信息。
15、CAN核心模块：是一个串并转换模块，接收报文时串行转并行，发送时并行转串行。
验
收滤波器：可以根据用户的编程设置，过滤掉无须接收的报文。
16、1 Byte(字节) = 8 bits(位)
17、由于有些供电电源可能存在电压波动大、干扰信号多等缺点。
因此采用DC/DC电源模
块向学习板上CAN总线部分电路供应电源
18、高速光耦实现芯片之间的电气隔离，保护控制系统电路。
光耦以光信号为媒介来实现
电信号的耦合与传递，输入与输出在电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。
对于既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分的工业应用测控系统，采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到抗干扰目的。