测控总线技术 第七章7.1.ppt

1、第七章CAN现场巴士，7强，7.1概述7.2 CAN技术规范，现场巴士国际标准化概述，基本情况现场巴士技术在与群雄进行分布式分离主义初期阶段后，尽管进行了一定范围的协商合并，但行业和地区开发等历史原因，各公司和企业集团被自身利益吸引，制定了现场总线的国际化标准。由1999年8茄子类型组成的IEC61158现场巴士国际标准，IEC61158现场巴士标准，IEC 61158国际标准只有一种型号，8茄子类型全部平等。每个组织根据IEC技术报告Type1的框架配置各自的行为，但不更改每个组织的唯一行为(PRC)。IEC标准的Type2Type8必须为Type1提供接口，标准本身不需要在Type2Typ

2、e8内提供接口。用户在应用每种类型时可以继续使用自己的规则，这是为了保护各自的利益。现场巴士标准：2003年四月，IEC61158 Ed.3现场巴士标准版本3正式成为规定10茄子类型现场总线的国际标准。Type 1 TS61158字段巴士Type 2 ControlNet和Ethernet/IP字段巴士Type 3 Profibus字段巴士Type 4 P-NET字段巴士Type 5 FF HSE字段巴士Type 6 SwiftNet字段巴士Type 7 World FIP字段巴士Type 8 iii 串行多控制巴士(seriplex)CAN ISO 11519(125 kbps)，第7章CA

3、N字段巴士，7.1概述7.2 CAN技术规范7.3 CAN巴士基本技术说明和分析7.4独立CAN控制器SJA1000 7.5 CAN控制器介面PCA82C250， IEC61158是国际电工委员会制定的国际标准，对于现场巴士(fieldbus)，安装在制造或过程区域的现场设备和控制室的自动控制设备之间的数字、串行、多播数据总线称为现场总线。7.1概述，控制器区域网络(CAN)是20世纪80年代(1983)德国Bosch (Bosch)为解决众多测量控制部件之间的数据更换问题而开发的串行数据通信总线。CAN已成为国际标准ISO11898和ISO11519。CAN最初是为汽车监控、控制系统设计的，

4、但在性能、可靠性等方面具有卓越的优势。目前广泛应用于宇宙、传记、石化、冶金、纺织、造纸、仓库等行业。自动化仪表、智能传感器、数字控制机器、医疗设备、机器人、大厦自动化设备、火车、船舶等组件、设备和设施中的CAN总线都应用得很好。CAN的发展过程：CAN广泛应用于汽车电子系统，已成为世界汽车制造业的主要行业标准，代表了汽车电子控制网络的主流发展趋势。世界著名的汽车制造商使用CAN总线实现了汽车内部控制系统与测试和执行机构之间的数据通信。奔驰、奔驰、保时捷、劳斯莱斯、捷豹、马自达等。CAN与其他现场总线相比具有更高的可靠性、实时性和灵活性，并且具有以下技术特征：(1) CAN本质上是一个多主网络或

5、对等网络，网络中的所有节点都可以主动发送消息。(2)可以通过消息过滤实现点对点、按需发送(发送)、广播等多种茄子资料传输方式，而不是废除现有的站地址代码，对通信数据进行编码。(3)短帧结构，传输时间短，干扰概率低。(4)通信介质(介质)可以为双绞线、同轴电缆或光纤选择灵活性。(5)具有多种错误检测措施及其处理功能，错误检测效果好，处理能力好，确保了通信的高可靠性。比特错误和比特填充错误检测、CRC检查、消息格式检查和响应错误检测以及相应的错误处理(6)巴士长度最大为10km (5kbps以下)。网络速度最高1Mbps(巴士长度不超过40米)。(7)网络中的节点数主要取决于巴士驱动的电路，目前最

6、多可达110个。标准格式的消息标识符最多为2032个，扩展格式的消息标识符数量几乎不受限制。(8)通过消息标识符定义节点消息的优先级。对于具有不同实时要求的节点消息，可以定义多个级别的优先级，以便首先发送具有较高优先级的节点消息。(9)使用无中断位仲裁机制解决巴士访问冲突。使用牙齿机制，即使在网络负载繁重的情况下，也不会发生网络瘫痪。(10)发生严重错误的节点具有自动关闭输出的功能，以便与总线上的其他节点继续通信。7 . 2 . 2 CAN技术规范，7.2.1 CAN技术规范2.0A 7.2.1 CAN技术规范2.0B，7.2.1 CAN技术规范2.0A，7.2.1.7.2.1.1 CAN节点

7、分层结构中LLC子层的主要功能是为资料传输和远程数据请求提供服务，并验证从MAC子层接收的消息是否实际收到，以提供有关恢复管理和通知过载的信息。LLC子层的主要功能是消息筛选、过载通知和恢复管理。MAC子层的功能主要是传输协议：帧控制、仲裁、错误检测、错误标记和错误定义。MAC子层是CAN协议的核心。将收到的消息呈现给LLC，接收并发送来自LLC的消息。MAC子层由称为错误定义的受管理实体监视。有一种自我测试机制，可以识别永久性故障或暂时性干扰。7.2.1.1 CAN节点的分层结构，物理层的范围是所有传记属性的节点间位的实际传输。在一个网络中，物理层中的所有节点必须相同。但是，在选择物理层时有

8、很大的灵活性。物理层定义信号的传输方式，因此包括位定时、位编码和同步的说明。牙齿技术规范未定义物理层的驱动器/接收器属性，从而允许根据应用程序优化传输介质和信号水平。7.2.1.2 CAN中的几个茄子基本概念，“消息”(Messages)总线中的信息以固定格式多种多样、长度有限的消息发送。总线打开后，所有连接的单元都可以开始发送新消息。信息路由CAN系统中的CAN节点不使用有关系统配置的信息(如网站地址)。CAN废除工作站地址编码方案，而是对通信数据进行编码。“消息路由”(Message Routing)消息内容被命名为标识符ID。ID不表示消息的目的，但描述了数据的含义，以便网络中的所有节点

9、可以确定是否通过消息过滤接收数据。Multicast是消息筛选概念的结果，允许任意数量的节点接收相同的消息，同时响应该消息的请求。7.2.1.2 CAN的几个茄子基本概念，数据一致性可确保CAN网络中的一条消息不会同时被所有节点接收或接收。系统的数据一致性通过多播概念和错误处理实现。比特率can的资料传输速度因系统而异。但是，在给定系统中，比特率是唯一的，并且是固定的。在访问“Priorities(优先级)”巴士期间，标识符ID定义消息的静态优先级。远程数据请求发送远程帧可以请求需要数据的节点将该数据帧发送到其他节点。牙齿数据帧及其远程帧以相同的标识符ID命名。多主总线打开后，所有单元都可以开

10、始发送消息。具有要发送的最高优先级消息的单元已获得巴士访问权限。7.2.1.2 CAN的几个茄子基本概念，仲裁总线开放时所有单元都可以发送消息，如果两个或多个单元同时开始发送消息，则巴士访问冲突可以通过标识符ID的逐位仲裁解决。这种仲裁机制可以使信息和时间都不丢失。如果同时启动具有相同标识符ID的数据帧和远程帧，则数据帧优先于远程帧。仲裁期间，每个发射器将传输的位水平与总线上监视的水平进行比较。在相同的情况下，可以继续发送设备。发送隐藏级别和监视显式级别要求设备失去仲裁并退出，而不发送后续位。7.2.1.2 CAN的几个茄子基本概念，安全性为每个CAN节点提供了强大的故障检测、错误纠正和自检措

11、施，以确保尽可能高的资料传输安全性。为检测错误而采取的措施包括监视(将发送器发送的位级别与总线上监视的位级别进行比较)、循环冗余校验、位填充和消息格式检查。安全错误检测机制具有以下特征：可以检测所有全局错误。可以检测发射器的所有本地错误。在一条消息中最多可以检测到5个随机分布错误。可以检测到消息中长度小于15的所有突发性错误。可以检测一条消息的所有奇数个错误。未检出的损坏消息的剩馀错误概率小于消息错误率4.710-11。7.2.1.2 CAN的几个茄子基本概念、错误指示和恢复时间损坏的消息由检出错误的所有节点显示。这种报纸会被扔掉，自动送回去。自我测试错误在开始发送下一条消息之前的恢复时间。没

12、有新错误时，恢复时间最长为29位。Fault Confinement CAN节点可以识别临时扰动和永久性故障。出现故障的节点将关闭。7.2.1.2 CAN的几个茄子基本概念，连接CAN串行通信链接是许多单元可以连接的总线。理论上，单位数是无限的。实际上，设备总数限制为延迟时间和/或总线上的传记负载。单通道总线包含传输数据位的单通道。在牙齿技术规范中，实现牙齿通道的方法不固定。例如，单线(地线)、两条差别线、光纤等。“巴士值”(Bus Values)总线具有两个茄子补充逻辑值：显式水平、不可见级别。响应所有接收器检查传入消息的一致性，响应一致的消息，并标记不一致的消息。7.2.1.3消息发送和帧

13、类型，接收器/发射器发送消息的单位称为该消息的发射器。如果设备不是消息的发射器，且总线不空闲，则该设备称为消息的接收器。对于消息的有效性发射器，除非在“帧结束”牙齿结束之前发生错误，否则消息有效。对于接收器，如果到最后一个(“帧结束”除外)为止没有错误，则消息有效。位流编码将构成帧的帧开始、仲裁场、控制场、数据字段和CRC序列编码为位填充规则。每当发射机在要发送的位流中检测到相同的5个连续位时，就会自动在实际传输位流中插入波位。数据帧或远程帧中的其馀位字段(CRC标识符、响应字段和帧结尾)是未填充的固定格式。错误帧和过载帧也具有固定格式，并且编码时不使用位填充规则。报纸的位流是根据郑智薰零代码

14、规则编码的，在整个位时间内，结果位级别是“显式”或“隐式”。，帧类型数据帧将数据从发射器传输到接收器。远程帧通过巴士单元发送，请求发送具有相同标识符的数据帧。错误帧从检测到巴士错误的所有设备发送。过载帧用于在当前和后续数据帧或远程帧之间提供额外延迟。数据帧由7个徐璐的不同位字段(Bit Frame)组成。帧开始仲裁字段控制字段数据字段帧结束、数据帧开始、帧开始。帧开始、帧结束、帧结束、帧结束、帧开始、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束、帧结束，仲裁场由标识符和远程传输请求(RTR)位组成。Identifier的

15、长度为11位。这些位从ID-10发送到ID-0，最低的位为ID-0，最高的7位(ID-10 ID-4)不能是“不可见”牙齿。远程传输请求位(RTR位)必须在数据帧中“显式”，在远程帧中，RTR位必须“隐藏”。控制字段由6位组成，包括2个保留位用于将来扩展的4位数据长度代码。表数据长度代码的数据字节数编码，数据字段由从数据帧发送的数据组成，可以包含0到8个字节，每个字节包含8个位，首先发送牙齿中最高的有效位。CRC场包括CRC序列、CRC限定符。CRC场参与CRC验证的位字段包含未填充的位流，包括帧启动、仲裁场、控制场和数据场(如果有)。CRC序列后面跟随CRC分隔符，它仅包含一个“不可见”位。响应字段为两个长度，包括响应时间间隔和响应分隔符。响应字段发送站发送两个“隐藏”位。正确接收消息的接收器，在响应时间间隔内发送“显式”位，向发射器报告牙齿信息(接收器将“响应”发送)。收到匹配CRC序列的所有工作站在响应时间间隔内将“显式”位写入发射器的“不可见”位，以报告牙齿信息。响