ＣＡＮ總線(xiàn)技術(shù)特點(diǎn)及ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ

作者：時(shí)間：2012-11-29 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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　1　前　言
　　ＣＡＮ總線(xiàn)簡(jiǎn)稱(chēng)為控制器局部網(wǎng) (ＣＡＮ) ,最早由德國ＢＯＳＣＨ公司提出 ,主要應用于汽車(chē)內部強干擾環(huán)境下的電器之間的數據可靠通信。但由于其優(yōu)異的性能 ,現已被許多領(lǐng)域廣泛采用和推廣。 1 991年 9月ＰｈｉｌｉｐｓＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ制訂并發(fā)布了ＣＡＮ技術(shù)規范 (Ｖｅｒｓｉｏｎ 2 . 0?。梁停? ,1 993年 1 1月ＩＳＯ正式頒布了道路交通運載工具―――數字信息交換高速通信控制器局部網(wǎng) (ＣＡＮ)國家標準 (ＩＳＯ 1 1 898) ,為控制器局部網(wǎng)標準化、規范化推廣鋪平道路?，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)發(fā)展很快 ,底層采用ＣＡＮ總線(xiàn)協(xié)議的ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是其中比較重要的一種 ,因為它是一個(gè)低端網(wǎng)絡(luò )系統 ,所起的作用是在簡(jiǎn)單的工業(yè)設備 (如傳感器、操動(dòng)器等 )與高端設備 (控制器 )之間提供連接 ,所以在低壓電器等領(lǐng)域取得了飛速的發(fā)展。

2　ＣＡＮ總線(xiàn)
　?。茫粒慰偩€(xiàn)是一種串行數據通信協(xié)議。它是一種多主總線(xiàn) ,通信介質(zhì)可采用雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖。通信接口中集成了ＣＡＮ協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能 ,可完成對通信數據的組幀處理。ＣＡＮ總線(xiàn)的最高通信速率可達 1Ｍｂ/ｓ ,在ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ總線(xiàn)中只用了 1 2 5Ｋｂ/ｓ、2 50Ｋｂ/ｓ、50 0Ｋｂ/ｓ三檔。下面就ＣＡＮ總線(xiàn)的主要技術(shù)特點(diǎn)簡(jiǎn)要加以說(shuō)明。圖 1描述了在ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ總線(xiàn)技術(shù)中使用ＣＡＮ總線(xiàn)協(xié)議作為媒體訪(fǎng)問(wèn)控制 (ＭＡＣ)和物理層信號 (ＰＬＳ)的協(xié)議規范。請注意 ,ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ總線(xiàn)只使用了ＣＡＮ 2 .0Ａ中的有關(guān)定義 ,并不支持ＣＡＮ 2 . 0Ｂ中的擴展報文格式。下面結合ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ總線(xiàn)具體介紹ＣＡＮ 2 .0Ａ中的一些重要技術(shù)特點(diǎn)。

3?。茫粒捂溌穼訉ぶ?BR>　?。茫粒问且环N基于廣播方式的協(xié)議。各種在網(wǎng)上傳輸的數據幀都被分配一個(gè)標識符 ,每個(gè)節點(diǎn)根據這些標識符 ,確定是否接收這些幀。這個(gè)標識符是在ＣＡＮ幀的標識區中指定的。同以往的主從結構相區別的是 :ＣＡＮ支持多主形式。這意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )上的任意一個(gè)節點(diǎn)在合適的時(shí)機 ,都可以主動(dòng)向網(wǎng)上發(fā)送信息 ,這樣一來(lái)大大提高了網(wǎng)絡(luò )對意外事件的反應能力。該多主形式的實(shí)現 ,主要依賴(lài)于ＣＡＮ先進(jìn)的無(wú)損逐位仲裁機制。

4?。茫粒螏?lèi)型和幀結構
　?。茫粒味x下列幀的類(lèi)型 :①數據幀。將數據從發(fā)送器發(fā)送到接收器。②遠程幀。請求傳送指定標識符的數據幀 (ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ并不使用ＣＡＮ的遠程幀 ) ;③錯誤幀。標明一個(gè)節點(diǎn)檢測到了總線(xiàn)/網(wǎng)絡(luò )故障 ;④超載幀。在幀的發(fā)送之間提供一個(gè)延時(shí)來(lái)控制數據的流動(dòng)。一個(gè)數據幀由七個(gè)不同區域組成 ,如圖 2所示。

　　其中 :仲裁區主要用于標識信息內容以及決定信息優(yōu)先級的高低?？刂茀^包含數據區的長(cháng)度信息 ,數據區的長(cháng)度為 0～ 8ｂｙｔｅ。由于ＣＡＮ的數據包傳送采用ＣＲＣ循環(huán)冗余碼檢驗 ,所以數據通信誤碼率極低。ＣＲＣ區中包含的就是用于ＣＲＣ檢驗的序列 ,由發(fā)送器初始化產(chǎn)生。當接收器計算的ＣＲＣ值不符合發(fā)送器發(fā)送的ＣＲＣ值 ,則檢測到ＣＲＣ錯誤 ,要求發(fā)送器重新發(fā)送。所有接收到匹配ＣＲＣ序列的節點(diǎn) ,通過(guò)ＡＣＫ區給發(fā)送節點(diǎn)返回一個(gè)應答。

5?。茫粒蚊襟w訪(fǎng)問(wèn)控制
　?。茫粒喂濣c(diǎn)的發(fā)送可以被網(wǎng)絡(luò )上其他所有節點(diǎn)監聽(tīng)并應答。只要總線(xiàn)處于發(fā)送空閑狀態(tài) ,任一節點(diǎn)都可以開(kāi)始發(fā)送。如果一個(gè)節點(diǎn)正在發(fā)送 ,其他一個(gè)節點(diǎn)必須要等這一節點(diǎn)發(fā)送完成后才能開(kāi)始發(fā)送信號。如果兩個(gè)或多個(gè)節點(diǎn)在同一時(shí)間開(kāi)始發(fā)送 ,通過(guò)使用仲裁區的無(wú)損逐位仲裁算法來(lái)解決。仲裁區包含在所有ＣＡＮ數據幀中。仲裁區包括 1 1位ＣＡＮ標識符區和一個(gè)ＲＴＲ位。ＲＴＲ位表示這個(gè)幀是一個(gè)實(shí)際的數據幀還是一個(gè)遠程幀 ,由于ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ不使用ＣＡＮ提供的遠程幀 ,所以ＲＴＲ位始終是顯性的。1 1位標識符場(chǎng)從最高位到最低位順序發(fā)送?？偩€(xiàn)上的一位可以是顯性的 (值 0 ) ,也可以是隱性的 (值 1 )。一個(gè)顯性位和一個(gè)隱性位同時(shí)發(fā)送的結果是呈現顯性位。在仲裁區傳送期間 ,每一個(gè)發(fā)送器都監視總線(xiàn)上的當前電平 ,并與它已經(jīng)發(fā)送的位電平進(jìn)行比較。如果值相等 ,那么這個(gè)節點(diǎn)可以繼續發(fā)送 ;如果發(fā)送了一個(gè)隱性位 (值1 ) ,同時(shí)在總線(xiàn)上監視到一個(gè)顯性位 (值 0 ) ,那么此發(fā)送節點(diǎn)將失去仲裁權 ,同時(shí)必須停止發(fā)送數據。失去仲裁權的節點(diǎn)可以在當前發(fā)送完成的時(shí)候再次嘗試發(fā)送數據。具有最低數字值的標識符獲得仲裁優(yōu)先權。

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