面向卓越计划的基于CAN总线实时性分析混合教学模式研究.doc

面向卓越计划的基于CAN总线实时性分析混合教学模式研究摘 要 随着自动化控制技术的发展，CAN总线以其效率高、兼容性强、成本低等特性受到许多企业的欢迎。为让高校学生熟练掌握CAN总线技术，利用CANScope分析仪对CAN总线的实时性进行分析，从而提出一种混合教学模式来充分发挥高校学生的主动参与性，提高学生运用CAN总线的操作能力。关键词 实时性分析；CAN总线；CANScope；混合教学中图分类号：G642.0 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2017）04-0072-03Abstract With the development of automation control technology， CAN bus has been welcomed by many enterprises with its high effi-ciency， strong compatibility， low cost and so on. In order to make college students to master the technology of CAN bus， and analyze real time CAN bus by CANScope analyzer， in this paper， a mixed initiative teaching mode was put forward to give full play to students，and improve students ability to operate CAN bus.Key words real time analysis； CAN bus； CANScope； hybrid tea-ching mode1 引言随着现代生产系统自动化智能化水平的提高，CAN总线技术起着不可或缺的作用。为适应现代企业的发展需求，我国一些高校也开设了CAN总线实验教学课程，建立具有多层网络的实验软硬件平台，让学生充分了解并初步掌握CAN总线技术。但目前大多数高校对于这门课程仍然采用传统的传授知识型教学模式，对实践教学的认知不够，不能充分发挥教师的引导作用，导致学生缺乏实践的机会，学习效率较低。扬州大学将课堂教学和实践教学进行优势互补，从而形成一种增强学生认知效果、提高动手能力的混合教学模式。在上课传授知识的基础上，利用CANScope分析仪对CAN总线教学实验平台上的实验进行实时性能分析并当场对学生进行指导，将传授知识跟能力培养相结合，既能够提高教师的引导作用，也能充分发挥学生的学习主动性与创造性1，让学生的认知不仅仅停留在书面层次，更能够熟练面对实验中的各项突发情况，提高学生解决现实问题的能力。2 CAN总线实验教学平台与CANScope分析仪概述现场总线是利用一定的介质使数据传输与交换能够在现场总线的控制设备与远程计算机之间实现的新技术2。CAN总线因为其突出的实用性、可靠性成为目前最具发展前景的现场总线之一。CAN总线实验平台包含配套的iCAN模块，涉及CAN-bus网络通信、CAN协议输入输出控制、PC软件编程等技术内容，可以实现开关量控制、模拟量输入输出控制、光电检测以及电机启停、转速、转向的一系列控制，体现了分布式网络控制的优越性3。而CANScope分析仪是对CAN总线进行开发与测试的专业工具，它整合了存储示波器、网络分析仪、误码率分析仪、协议分析仪及可靠性测试等工具，可以对CAN网络通信进行全方位评估与检测4。3 实时性分析实时性是网络控制系统性能的重要体现。就CAN总线而言，当消息响应时间小于规定的截止期时，就认为符合实时性要求5。如何解决延时问题，避免系统分析复杂化而影响信息传输，这是网络控制系统研究中的关键。如图1（a）所示，发送器的两个隐性位置中，应答信号的显性位为显性，则说明有应答；而根据图2（b）所示，可判断出信号发送失败的原因是应答信号的显性位由于导线材质的延时，造成应答界定符被发送器判断为显性。4 问题解决方案打开CANScope分析仪，在记录好的CAN报文界面中的工具栏中点击“传输延时”按钮，进行延时分析，如图2（a）所示。图2（b）为延时统计表，可以通过对应序号寻找到对应帧。统计表中给出延时等效的导线长度，可以与标准极限长度对照。为了保证稳定运行状态，若传输延时达到0.5倍的位时间，理论上可以称为最大传输距离，理论传输距离需要控制在70%。因为每一个节点都有隔离，所以发送节点发出的报文就已自带延时，并且传输是双向的，所以得到结果：0.50.70.7=0.245。在测量点测到的最大延时节点的传输延时，要采取措施控制小于0.245倍位时间，比如2 M波特率，要控制最大值小于490 ns，不然有可能应答错误。考虑到不同节点测试点引起的延时也可能不同，测试点通常放在边缘两端来检测边缘的两个节点发出的报文，从而算出总线的最大延时。图2（c）所示用于测量到总线最大延时。为了让学生更容易理解，假设测量延时的帧是最右边的节点发出来的，测量点如果在最左端，则最大应答延时只包含最左端节点的电路延时；测量点如果在发送节点这端，则最大应答延时为整体导线延时加最远端节点（即最左端）的电路延时。5 混合教学模式探究混合教学模式的必备条件 教师应提供给学生多种机会将所学CAN总线知识进行实践性的