例舉CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )應用

CAN采用多主工作方式，節點(diǎn)之間不分主從，但節點(diǎn)之間有優(yōu)先級之分，通信方式靈活，可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及廣播方式傳輸數據，無(wú)需調度。也就是說(shuō),它可向系統中的所有節點(diǎn)進(jìn)行報文發(fā)送廣播，即CAN系統中的每個(gè)節點(diǎn)均同時(shí)接收到同樣的數據。缺省情況下,CAN是基于報文而非地址的。系統采用分布式控制實(shí)現方法集成了多節點(diǎn)(見(jiàn)圖1a所示分布式網(wǎng)絡(luò ))。這種拓撲結構的好處之一是,節點(diǎn)的增加和去除非常簡(jiǎn)單,對軟件的影響也很小。CAN網(wǎng)絡(luò )要求每個(gè)節點(diǎn)均具備智能,但智能化水平可根據節點(diǎn)所承載的任務(wù)進(jìn)行調整。因此CAN系統中使用的單片機通常較簡(jiǎn)單并且引腳數也較少。圖1a進(jìn)一步顯示了CAN網(wǎng)絡(luò )可實(shí)現分布式網(wǎng)絡(luò )，從系統中增加或刪除節點(diǎn)只需改變少量的固件。由于使用的導線(xiàn)較少并且采用分散式智能，而且CAN網(wǎng)絡(luò )還具有較高的可靠性。這是與需用星形配置實(shí)現集中控制(見(jiàn)圖1b所示集中式網(wǎng)絡(luò ))的以太網(wǎng)區別所在。

　　其圖1進(jìn)一步顯示了,在多任務(wù)網(wǎng)絡(luò )中,集中式網(wǎng)絡(luò )通常用于以太網(wǎng)系統,如果在系統中增加節點(diǎn),則要求對系統MCU(多芯片單元)作很大的變動(dòng);而CAN網(wǎng)絡(luò )可實(shí)現分布式網(wǎng)絡(luò ),從系統中增加或刪除節點(diǎn)只需改變少量的固件。

　　CAN采用的是非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)。按優(yōu)先級發(fā)送，可以大大節省總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間。而CAN總線(xiàn)上的通信結構與實(shí)現技術(shù)如下述：

　　·CAN采用短幀結構傳輸，每幀有效字段為6-8個(gè)，傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。而且每幀信息都有CRC校驗和其他檢錯措施，保證數據出錯率極低。當節點(diǎn)嚴重錯誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，使總線(xiàn)上其他節點(diǎn)不受影響?？梢?jiàn)，CAN是所有總線(xiàn)中最為可靠的。

　　·CAN總線(xiàn)上的通信是通過(guò)報文幀來(lái)實(shí)現的。幀有三種類(lèi)型,即數據幀、遠程幀和錯誤幀。每一個(gè)幀內部都具備一些字段,對發(fā)送的幀類(lèi)型做出定義并提供相關(guān)信息。比如,數據幀由6個(gè)字段組成,分別是：仲裁字段、控制字段、數據宇段、CRC(循環(huán)冗余校驗)宇段、確認字段以及幀結束。在幀發(fā)送期間,仲裁字段被網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)節點(diǎn)用來(lái)識別和／或解決沖突。仲裁字段還用來(lái)識別報文的類(lèi)型及其發(fā)送目的地?？刂谱侄味x了數據幀的長(cháng)度。數據幀包含數據,其字節數在控制宇段中作了規定。CRC字段用來(lái)檢測數據錯誤。最后,每次發(fā)送均需取得CAN網(wǎng)絡(luò )上所有接收節點(diǎn)的確認幀。

　　CAN網(wǎng)絡(luò )應用舉例

　　基于CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的光電經(jīng)緯儀通信方案

　　經(jīng)緯儀利用激光、紅外、電視、雷達等探測器獲得運動(dòng)目標在其視場(chǎng)內與視場(chǎng)中心的變化偏差，再通過(guò)伺服控制系統進(jìn)行校正跟蹤，使儀器瞄準該目標并引導其他跟蹤設備或根據激光測距和儀器本身位置數據計算出運動(dòng)目標的精確軌跡。

　　經(jīng)緯儀系統風(fēng)險是主控制機要負擔大量的數據計算和交換任務(wù)，控制功能不能分散，導致任務(wù)風(fēng)險集中于主控制機,一旦主機出現問(wèn)題將導致整個(gè)系統設備癱瘓。那種傳統點(diǎn)對點(diǎn)的連接方式不僅使接口結構復雜而且大量的電纜也增加了設備內部的電磁輻射和干擾，設備的體積龐大，布線(xiàn)的難度高。

　　基于CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的光電經(jīng)緯儀結構框圖如圖2所示。

　　其結構特征：使用單一的串行總線(xiàn)結構代替了多種通信方式的并行結構。主控制機所需信息可以從CAN總線(xiàn)上取得圖像處理、位置元。其它數據采集等分系統通過(guò)CAN總線(xiàn)與主控制機交換數據的同時(shí)還可以從總線(xiàn)上直接獲取其他分系統的數據，這不僅提高了總線(xiàn)利用率、數據傳輸的實(shí)時(shí)性還減輕了主控制機的壓力、提高了系統工作的穩定性。所有的分系統都可以通過(guò)一對雙絞線(xiàn)串接在一起，節省了空間、簡(jiǎn)化了布線(xiàn)。由于CAN總線(xiàn)本身所具有的突出特性，設備的抗干擾性、可靠性、實(shí)時(shí)性等幾項指標均能得到提高。