CAN總線(xiàn)及其在UPS網(wǎng)絡(luò )監控系統中的應用

1 引言

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的普及，網(wǎng)絡(luò )的可靠性越來(lái)越受到人們的關(guān)注，而影響網(wǎng)絡(luò )可靠性的關(guān)鍵是網(wǎng)絡(luò )系統中的電源系統的可靠穩定，要求能對其運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，及時(shí)發(fā)現異常情況和事故隱患，在出現異常和故障時(shí)迅速進(jìn)行診斷并予以修復，最大限度地減少u(mài)ps的停機時(shí)間即成必要。筆者針對不間斷電源系統，將can總線(xiàn)技術(shù)應用到系統的網(wǎng)絡(luò )監控中，并充分利用can能夠以較低的成本、較高的實(shí)時(shí)處理能力在強電磁干撓環(huán)境下可靠地工作的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出ups網(wǎng)絡(luò )監控系統。

2 can總線(xiàn)概況

can全稱(chēng)為controller area network即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。can最初出現在80年代末的汽車(chē)工業(yè)中，由德國bosch公司最先提出。最初被設計作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通訊，在車(chē)載各電子控制裝置ecu之間交換信息形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )，發(fā)動(dòng)機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統中均嵌入can控制裝置?，F在它已發(fā)展為一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )。

2.1 can總線(xiàn)特點(diǎn)

can具有十分優(yōu)越的特點(diǎn)，使人們樂(lè )于選擇，這些特性包括:

（1） 多主方式工作

網(wǎng)絡(luò )上任意節點(diǎn)可以在任何時(shí)刻主動(dòng)的向任何其他節點(diǎn)發(fā)送消息,而不分主從;通信方式靈活，無(wú)需站地址等節點(diǎn)信息，可構成多機備份系統;

（2） 采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)

節點(diǎn)信息分成不同優(yōu)先級，滿(mǎn)足不同實(shí)時(shí)要求。當幾個(gè)節點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò )發(fā)送消息時(shí),運用逐位仲裁原則,利用幀中開(kāi)始部分的標識符,優(yōu)先級低的節點(diǎn)主動(dòng)停止發(fā)送數據,而優(yōu)先級高的節點(diǎn)則不受任何影響的發(fā)送信息;

（3） 借助接受濾波的多點(diǎn)傳送

只需通過(guò)報文濾波可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)，以及全局廣播等方式傳送，無(wú)需專(zhuān)門(mén)調度;

（4） 高速率、遠距離、低出錯率

can總線(xiàn)通信最高波特率可高達1mbps（采用雙絞線(xiàn)通訊距離40m）、最遠通訊距離為10km（可達5kbps），can協(xié)議采用crc校驗并提供相應的錯誤信息處理功能;

（5） 通信介質(zhì)選擇靈活

通信介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，選擇靈活;

（6） 半雙工方式工作

ｃａｎ總線(xiàn)以半雙工的方式工作，一個(gè)節點(diǎn)發(fā)送消息，多個(gè)節點(diǎn)接收消息;

（7） 抗干擾性能強

它采用集散控制技術(shù)，既可以滿(mǎn)足控制的實(shí)時(shí)性和數據的實(shí)時(shí)采集及處理，又可以簡(jiǎn)化系統接線(xiàn)、提高控制網(wǎng)絡(luò )的抗干擾能力。

2.2 can總線(xiàn)工作原理

ｃａｎ的通信介質(zhì)為帶優(yōu)先級的cs-ma/ca，網(wǎng)絡(luò )上任意節點(diǎn)可以在任何時(shí)刻主動(dòng)的向任何其他節點(diǎn)發(fā)送消息,而不分主、從,即當發(fā)現總線(xiàn)空閑時(shí),各節點(diǎn)都有權使用網(wǎng)絡(luò )。而當發(fā)生沖突時(shí),采用非破壞性總線(xiàn)優(yōu)先仲裁技術(shù),由于每個(gè)節點(diǎn)的ｃａｎ總線(xiàn)接口必須接收總線(xiàn)上出現的所有信息,因此必然需要設置一個(gè)接收寄存器。先將信息接收,再根據接收的信息標識符決定是否需要讀取信息包中的數據。同時(shí)為了避免不必要的頻繁中斷，需要設置一個(gè)屏蔽寄存器來(lái)濾掉那些所在節點(diǎn)設備不感興趣的信息，獨立的can控制器sja1000裝配了一個(gè)多功能的驗收濾波器，該濾波器允許自動(dòng)檢查id和數據字節，使用這些有效的濾波方法，對于某個(gè)節點(diǎn)來(lái)說(shuō)，無(wú)效的信息可被防止存儲在接收緩沖器里，因此降低了主控制器的處理負載。由驗收代碼和屏蔽寄存器根據數據表給定算法來(lái)控制，接收到的數據會(huì )和驗收代碼寄存器中的值進(jìn)行逐位比較，接收屏蔽寄存器定義與比較相關(guān)的位的位置（“0”=相關(guān)，“1”=不相關(guān)），只有收到信息的相應的位與驗收代碼寄存器相應的位相同，這條信息才會(huì )被接收。