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CAN基本知識
什么是CAN ?
CAN,全稱為“Controller Area Network”,即控制器局域網(wǎng),是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初,CAN被設(shè)計作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊,在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息,形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。比如:發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中,均嵌入CAN控制裝置。
一個由CAN 總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中,理論上可以掛接無數(shù)個節(jié)點。實際應(yīng)用中,節(jié)點數(shù)目受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。例如,當(dāng)使用Philips P82C250作為CAN收發(fā)器時,同一網(wǎng)絡(luò)中允許掛接110個節(jié)點。CAN 可提供高達(dá)1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率,這使實時控制變得非常容易。另外,硬件的錯誤檢定特性也增強(qiáng)了CAN的抗電磁干擾能力。
CAN 是怎樣發(fā)展起來的?
CAN最初出現(xiàn)在80年代末的汽車工業(yè)中,由德國Bosch公司最先提出。當(dāng)時,由于消費者對于汽車功能的要求越來越多,而這些功能的實現(xiàn)大多是基于電子操作的,這就使得電子裝置之間的通訊越來越復(fù)雜,同時意味著需要更多的連接信號線。提出CAN總線的最初動機(jī)就是為了解決現(xiàn)代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊,減少不斷增加的信號線。于是,他們設(shè)計了一個單一的網(wǎng)絡(luò)總線,所有的外圍器件可以被掛接在該總線上。1993年,CAN 已成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898(高速應(yīng)用)和ISO11519(低速應(yīng)用)。
CAN是一種多主方式的串行通訊總線,基本設(shè)計規(guī)范要求有高的位速率,高抗電磁干擾性,而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)到10Km時,CAN 仍可提供高達(dá)50Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。
由于CAN總線具有很高的實時性能,因此,CAN已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護(hù)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。
CAN 是怎樣工作的?
CAN通訊協(xié)議主要描述設(shè)備之間的信息傳遞方式。CAN層的定義與開放系統(tǒng)互連模型(OSI)一致。每一層與另一設(shè)備上相同的那一層通訊。實際的通訊發(fā)生在每一設(shè)備上相鄰的兩層,而設(shè)備只通過模型物理層的物理介質(zhì)互連。CAN的規(guī)范定義了模型的最下面兩層:數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。下表中展示了OSI開放式互連模型的各層。應(yīng)用層協(xié)議可以由CAN用戶定義成適合特別工業(yè)領(lǐng)域的任何方案。已在工業(yè)控制和制造業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是DeviceNet,這是為PLC和智能傳感器設(shè)計的。在汽車工業(yè),許多制造商都應(yīng)用他們自己的標(biāo)準(zhǔn)。
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