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2024年7月23日发(作者:)
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。
它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支
持。CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控
制或实时控制的串行通信网络。较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而
言,基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性:
首先,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
站地址编码,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
信方式也只能以主站轮询的方式进行,系统的实时性、可靠性较差;
其次,CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL
与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或
悬浮状态。这就保证不会出现象在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。
而且,CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现,从而
大大降低系统开发难度,缩短了开发周期,这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比
拟的。另外,与其它现场总线比较而言,CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价
比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是目前 CAN总线应用于众多
领域,具有强劲的市场竞争力的重要原因。
CAN总线有如下基本特点:
1.废除传统的站地址编码,代之以对通信数据块进行编码,可以多主方式工作;
2.采用非破坏性仲裁技术,当两个节点同时向网络上传送数据时,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继续传输数据,有效避免了总线冲突;
3.采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个,数据传输时间短,受干扰的概率低,
重新发送的时间短;
4.每帧数据都有CRC校验及其他检错措施,保证了数据传输的高可靠性,适于在高
干扰环境下使用;
5.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
总线上其他操作不受影响;
6.可以点对点,一对多及广播集中方式传送和接受数据。
CAN采用非破坏性瞅瞅技术,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)。
CAN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,高抗电磁干
扰性,而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km时,CAN 仍可提供
高达50Kbit/s的数据传输速率。
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