基于CAN-bus和以太網(wǎng)的區域信息管理系統

作者：時(shí)間：2012-07-11 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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概述：介紹一種CAN-bus網(wǎng)絡(luò )與以太網(wǎng)連接，構成一個(gè)中型遠程監控/數據傳輸網(wǎng)絡(luò )的方法。

CAN（ControllerAreaNetwork——控制器局域網(wǎng)）是一種由CAN控制器組成的高性能串行數據局域通信網(wǎng)絡(luò )，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。它最早由德國B(niǎo)osch公司于1984年推出，最初用于汽車(chē)內部測量與執行部件之間的數據通信。CAN-bus總線(xiàn)模型符合OSI的7層結構；CAN-bus規范已被ISO估計標準組織制定為國際標準。由于其具有多主機方式、傳輸距離遠（最遠可達10km）、傳輸速度快（最快可達1Mbps）、抗干擾能力強、應用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以被認為是最有發(fā)展前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。目前，除了應用于汽車(chē)電子領(lǐng)域中，CAN-bus總線(xiàn)現還被廣泛應用于工業(yè)現場(chǎng)控制、電力通訊、小區安防、環(huán)境監控、航天航海等眾多領(lǐng)域中。

以太網(wǎng)則是當前主流的網(wǎng)絡(luò )信息傳輸媒體，也是TCP/IP使用最普遍的物理網(wǎng)絡(luò )。TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol——傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò )協(xié)議）是一個(gè)工業(yè)標準的協(xié)議集，包括IP、TCP、UDP等子協(xié)議，保證數據在網(wǎng)絡(luò )上的正確傳輸。TCP/IP協(xié)議為四層模型：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層和數據鏈路層。每層都有不同的功能，而且層和層之間在邏輯上是相互獨立的。由于TCP/IP是世界上最大的Internet采用的協(xié)議組，而TCP/IP底層物理網(wǎng)絡(luò )多數使用以太網(wǎng)協(xié)議，因此，“以太網(wǎng)+TCP/IP”成為互連網(wǎng)技術(shù)中應用最普遍的技術(shù)。以太網(wǎng)在工廠(chǎng)管理層、車(chē)間監控層將成為主流技術(shù)，與互連網(wǎng)技術(shù)結合是未來(lái)工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)基礎；但對一般工業(yè)網(wǎng)絡(luò )要求實(shí)時(shí)性、確定性通信場(chǎng)合，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)還將處于主導地位，因此在今后一段時(shí)間內多種網(wǎng)絡(luò )技術(shù)還會(huì )繼續并存，我們必須根據實(shí)際需要采用合適的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。

本文即介紹一種由CAN-bus網(wǎng)絡(luò )構建設備網(wǎng)，由以太網(wǎng)構建信息網(wǎng)，通過(guò)兩者的有機聯(lián)接，從而構成一個(gè)中型/大型的遠程監控/數據傳輸網(wǎng)絡(luò )。

一、概述

某一個(gè)設計項目，需要考慮連接大約30,000個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，并可以對每個(gè)節點(diǎn)實(shí)時(shí)地采樣數據、輸出控制；這些網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)分布在不同的區域，每個(gè)區域（直徑在1公里范圍內）最多有近百個(gè)節點(diǎn)。而且該網(wǎng)絡(luò )有一點(diǎn)比較重要的要求：?jiǎn)蝹€(gè)區域內的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)對數據的實(shí)時(shí)性具有較高的要求。

按項目的以上要求，綜合考慮設計成本、生產(chǎn)成本、可靠性、可維護性等多方面因素，我們考慮采用“設備網(wǎng)——信息網(wǎng)”的方式構建整個(gè)網(wǎng)絡(luò )。

在單個(gè)區域內，由CAN-bus網(wǎng)絡(luò )構建設備網(wǎng)，總體成本較低，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求，且應用可靠，維護方便；設備網(wǎng)的固定節點(diǎn)（地址為00號）同時(shí)作為網(wǎng)關(guān)，將CAN-bus網(wǎng)絡(luò )連接至以太網(wǎng)，從而形成可以遍布全球的信息網(wǎng)，可以通過(guò)組態(tài)環(huán)境統一監控設備信息。

基于CAN-bus和以太網(wǎng)的區域信息管理系統的網(wǎng)絡(luò )連接如圖1所示。