控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network,簡稱 CAN)是一種異步串行數(shù)�(jù)通信總線??刂破骶钟蚓W(wǎng)最初是為汽車的�(jiān)測、控制系�(tǒng)而設計的,現(xiàn)已在航天、電�、石�、冶�、紡�、造紙、倉儲等行�(yè)廣泛采用。在火車、輪�、機器人、樓宇自�、醫(yī)療器械、數(shù)控機��智能傳感�、過程自動化儀表等自控設備�,都廣泛采用CAN技�。控制器局域網(wǎng)是國際上應用最廣泛��(xiàn)場總�之一,現(xiàn)已被列入ISO國際標準,稱為ISO11898�
控制器局域網(wǎng)是德國Bosch公司�1986年為解決�(xiàn)代汽車中眾多測量控制部件之間的數(shù)�(jù)交換而開�(fā)�。一個由CAN總線構成的單一�(wǎng)絡中,理論上可以掛接無數(shù)個節(jié)�。實際應用中,節(jié)點數(shù)目受�(wǎng)絡硬件的電氣特性所限制。例如,當使用Philips P82C250作為CAN收發(fā)器時,同一�(wǎng)絡中允許掛接110個節(jié)點。CAN可提供高�1Mbit/s的數(shù)�(jù)傳輸速率,這使實時控制變得非常容易。另外,硬件的錯誤檢定特性也增強了CAN的抗電磁干擾能力� 控制器局域網(wǎng)的主要技術特點有以下幾點� 1.CAN�(wǎng)絡上的節(jié)點信息具有不同的�(yōu)先級,可滿足對實時性的不同要求,高�(yōu)先級的數(shù)�(jù)最多可�134微秒內得到傳�� 2.CAN�(wǎng)絡上的節(jié)點不分主�,任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向�(wǎng)絡上其他節(jié)點發(fā)送信�,通信方式靈活,利用這一特點可方便地構成多機備份系統(tǒng)� 3.CAN只需通過報文濾波即可實現(xiàn)點對�、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)�(jù),無需專門的“調度�� 4.CAN采用非破壞性總線仲裁技�,當多個節(jié)點同時向總線�(fā)送信息時,優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)�,而優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼�(xù)傳輸�(shù)�(jù),從而節(jié)省了總線沖突的仲裁時間� 5.CAN采用短幀結構,傳輸時間短,受干擾概率低,具有良好的檢錯效�� 6.CAN上的節(jié)點數(shù)主要決定于總線驅動電�,目前可�110�;報文標識符可達2032種(CAN2.0A�,而擴展標準(CAN2.0B)的報文標識符幾乎不受限�� 7.CAN的直接通信距離最遠可�10km(速率5kbps以下);通信速率可達1Mbps(此時通信距離最長為40m�� 9.節(jié)點中均有錯誤檢測、標定和自檢能力。檢錯的措施包括:發(fā)送自�、循�(huán)冗余校驗、位填充和報文格式檢查等。保證了低出錯率� 10.CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響� 11.CAN的通信介質可為雙絞�、同軸電纜或光纖,選擇靈�� 12.CAN器件可被置于無任何內部活動的睡眠方式,相當于未連接到總線驅動器。這樣可降低系�(tǒng)功耗。其睡眠狀�(tài)可借助總線激活或者系�(tǒng)的內部條件被喚醒�
CAN能夠使用多種物理介質,例如雙絞線、光纖等。最常用的就是雙絞線。信號使用差分電壓傳�,兩條信號線被稱為“CAN_H”和“CAN_L”,靜態(tài)時均�2.5V左右,此時狀�(tài)表示為邏輯�1�,也可以叫做“隱性�。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯�0�,稱為“顯形�,此�,通常電壓值為:CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V� CAN通訊�(xié)議主要描述設備之間的信息傳遞方式。CAN層的定義與開放系�(tǒng)互連模型(OSI)一�。每一層與另一設備上相同的那一層通訊。實際的通訊�(fā)生在每一設備上相鄰的兩層,而設備只通過模型物理層的物理介質互�。CAN的規(guī)范定義了模型的最下面兩層:數(shù)�(jù)鏈路層和物理�。應用層�(xié)議可以由CAN用戶定義成適合特別工�(yè)領域的任何方�。已在工�(yè)控制和制造業(yè)領域得到廣泛應用的標準是DeviceNet,這是為PLC和智能傳感器設計的。下表中展示了OSI開放式互連模型的各層�
�(xiàn)代汽車越來越多地采用電子裝置控制,如�(fā)動機控制、注油控�,加�、剎車控制(ASC)及復雜的防死鎖剎車系統(tǒng)(ABS)等�
汽車內部所具有的控制器、執(zhí)行器、監(jiān)測儀�、傳感器的數(shù)量很多,按模擬系�(tǒng)的接線方�,一個傳�(tǒng)車輛的典型連線束展開后,其長度約為1600多米,有將近300個接�,這些控制需檢測及交換大量數(shù)�(jù),因而引入CAN通信技�,組成汽車內部網(wǎng)�,以適應控制與數(shù)�(jù)通信的需要�
世界上一些著名汽車制造廠商如BENZ(奔馳)、BMW(寶馬)、PORSCHE(保時捷�、ROLLS-ROYCE(羅斯萊斯)、JAGUAR(美洲豹)等都已開始采用CAN總線來實�(xiàn)汽車內部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構間的數(shù)�(jù)通信�
汽車內部�(wǎng)絡由一系列稱之為ECU(電控單元)的不同功能部件作為網(wǎng)絡節(jié)點而構成的,可分為動力、照�、操�、顯�、安�、娛樂等多個子系統(tǒng)。動力系�(tǒng)采用傳輸速率大于250kbps的CAN�(wǎng)�,車身電子系�(tǒng)采用傳輸速率不小�125kbps的低速CAN�(wǎng)段,兩個子�(wǎng)之間通過中央模塊實現(xiàn)互��
總之,基于CAN總線的數(shù)�(jù)通信與網(wǎng)絡技術在汽車行業(yè)有良好的應用前景�
維庫電子�,電子知識,一查百��
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