[电子教案]现场总线与工业以太网技术 (6)

（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。
（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、工作状态及测试数据的一般要求。
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CAN 1.2 规范(标准格式)发展为兼容CAN 1.2 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。
4.1.1 CAN的工作原理、特点
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1Mbps。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。
第4章 CAN 总 线
4.1 概述 4.2 CAN的的物理层 4.3 CAN协议规范 4.4 典型CAN总线器件及应用
第4章 CAN 总 线
CAN（Controller Area Network）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CAN bus，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。
CAN 总线通过CAN 控制器接口芯片两个输出端的电平状 态，可以保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，
出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从 而损坏某些节点的现象。而且CAN 节点在错误严重的情况下 具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响， 从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总 线处于“死锁”状态。
CAN 控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据 总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲 裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN 协议废除了节点地址 编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同 时接收到相同的数据，这些特点使得CAN 总线构成的网络各 节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提 高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485 只能构成主 从式结构系统，通信方式也只能以主节点轮询的方式进行， 系统的实时性、可靠性较差点 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年CAN 成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519（低速应 用）。
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）。
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。
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)、v olkswagen (大众)等都采用了CAN总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。