CAN總線(xiàn)+單片機實(shí)現通信網(wǎng)絡(luò )設計

在分析了RS-485總線(xiàn)與CAN部遲疑不決的異同點(diǎn)后，以PCA82C250型接口電路為例提出了用CAN總線(xiàn)通信物理層接口電路來(lái)替代RS-485總線(xiàn)接口中電路與單片機直接連接進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò )設計，從而可形成一個(gè)高性能、低價(jià)格且數據通信安全、可靠的分布式測控系統。

　　1 概述

　　電流環(huán)形式因較RS-485/RS-422總線(xiàn)形式連線(xiàn)復雜等原因已基本退出歷史舞臺。而RS-485總線(xiàn)接線(xiàn)形式較RS-422總線(xiàn)接線(xiàn)形式少了二極通信線(xiàn)且抗干擾能力增強，從而使接線(xiàn)形式更為簡(jiǎn)單、造價(jià)更低，因此，RS-485總線(xiàn)基本上獨霸了以單片機為核心的分布式多機測控系統通信物理層的應用。但隨著(zhù)科技的發(fā)展，RS-485總線(xiàn)的總線(xiàn)效率低、系統實(shí)時(shí)性差、通訊可靠性低、后期維護成本高、網(wǎng)絡(luò )工程調試復雜、傳輸距離不理想、單總線(xiàn)可掛接節點(diǎn)少、應用不靈活等缺點(diǎn)慢慢地暴露出來(lái)，因此，迫切需要尋找一種新型、簡(jiǎn)單有效的通信物理層接口芯片來(lái)替代RS-485總線(xiàn)物理層接口電路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )通信，這對提高多機互連的分布式測控系統的可靠性具有重大意義。

　　與其他現場(chǎng)總線(xiàn)相比，CAN部遲疑不決在通信能力、可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性、易用性、傳輸距離和成本等方面有著(zhù)明顯的優(yōu)勢，成為控制等領(lǐng)域最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。對于CAN總線(xiàn)的物理層接口，現有大多是CAN總線(xiàn)物理層接口電路與CAN總線(xiàn)控制器連接構成的CAN總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )。經(jīng)筆者的深入分析和實(shí)踐證明：CAN總線(xiàn)物理層接口電路(符合ISO11898標準)也可與單片機直接連接構成一個(gè)高可靠、低成本、簡(jiǎn)單實(shí)用、多機互連的分布式測控系統。

　　2 CAN與RS-485物理層特性比較

　　CAN總線(xiàn)在物理層個(gè)有專(zhuān)用接口電路，該類(lèi)接口電路具有特色。

　　CAN總線(xiàn)與RS-485總線(xiàn)物理層特性的相同點(diǎn)有：

　　·二線(xiàn)制、半雙工串行通信;

　　·差分傳送、平衡接收;

　　·傳輸介質(zhì)為雙絞線(xiàn);

　　·需終端匹配電阻器;

　　·通信電路可在5V電源條件下工作。

　　CAN總線(xiàn)與RS-485總線(xiàn)相比，CAN總線(xiàn)通信物理層接口電路(以PCA82C250為例)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　·完全符合ISO11898國際標準;

　　·數據傳輸距離長(cháng)(長(cháng)達10km/5kb/s);

　　·數據傳輸速率高(高達1Mb/s/40m);

　　·CAN總線(xiàn)中的總線(xiàn)數值為二種互補邏輯“顯性”或“隱性”位數值;

　　·可實(shí)現多主式通信網(wǎng)絡(luò )設計，信號在總線(xiàn)上通過(guò)“線(xiàn)與”可實(shí)現非破壞性總線(xiàn)仲裁;

　　·無(wú)發(fā)送、接收轉換控制引腳;

　　·具有抗瞬間脈沖干擾(-150V

　　·具有較RS-485總線(xiàn)高的總線(xiàn)電壓(-8V～+18V)承受能力;

　　·具有發(fā)送脈沖斜率控制，可降低射頻干擾;

　　·差分接收器可以抗拒較寬范圍的共模干擾;

　　·具有總線(xiàn)與電源和地之間的短路保護;

　　·具有抗總線(xiàn)短路保護能力;

　　·在特定的單線(xiàn)條件下仍可以保護總線(xiàn)正常工作;

　　·具有低電流待機模式;

　　·總線(xiàn)內部配有電阻器網(wǎng)絡(luò )，無(wú)需外部上、下位電阻器;

　　·未上電的節點(diǎn)對總線(xiàn)無(wú)影響;

　　·至少可以連接110節點(diǎn)。

　　由此可見(jiàn)，采用CAN總線(xiàn)的物理層專(zhuān)用接口電路替代RS-485總線(xiàn)接口電路形成一個(gè)混合模式的多機互連分布式測控系統的通信網(wǎng)絡(luò )，可以克服RS-485總線(xiàn)的固有缺陷，充分利用CAN總線(xiàn)物理層的優(yōu)勢，能以簡(jiǎn)單的形式、較低的價(jià)格、較高的性能構造出極具競爭力的分布式測控系統。