CAN总线技术及系统应用.doc

CAN总线技术及系统应用
摘要:现场总线是近20年发展起来的新技术,CAN总线是一种应用广泛的现场总线,在工业测控和工业自动化等领域有很大的应用前景。文章在分析和总结相关文献的基础上,讨论了CAN总线的主要特点，CAN节点的分层结构、电气参数,较为详细的介绍了有关CAN系统应用分析。最后根据有关文献和目前的应用状况,展望了CAN总线的发展趋势和应用领域。

关键词:现场总线;CAN总线;现场总线控制系统

CANfieldbustechnologyandsystemapplications
Abstract:Fieldbusisanewtechnologydevelopedinrecent20years。TheCANisakindoffieldbusthatiswidelyused。Ithasagoodapplicationfutureinthefieldofindustrialcontrollingandautomatization。Basedonrelatedmaterials，themainfeaturesofCANfieldbus、thehierarchicalstructureandtheelectricalparameterofCANnodesarediscussed。AmoredetailedintroductiontotherelatedCANsystemapplicationanalysis。Intheend，thedevelopingdirectionandapplicationsofCANareforecastedaccordingtorelativereferencesanditsrecentconditionsofapplications。

Keywords:fieldbus；CAN；fieldbuscontrolsystem

1.CAN总线简介
CAN总线又称作汽车总线,其全称为为“控制器局域网(ControllerAreaNetwork)”,是20世纪80年代初德国BOSCH公司为解决现代汽车中众多的电控单元(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。随后，CAN总线以其独特的设计，低成本、高可靠性、抗干扰能力强等特点得到广泛应用。其应用范围已不再局限于汽车行业，而向工程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗机械及传感器等领域发展。
数据在串联总线上可以一个接一个的传送,所有参加CAN总线的分系统都可以通过其控制单元上的CAN总线接口进行数据的发送和接收,CAN总线是一个多路传输系统,当某一单元出现故障时不会影响其他单元的工作,CAN总线对不同数据的传输速率不一样,对发动机电控系统和ABS等实时控制用数据实施高速传输,速率为125K波特～1M波特,对车身调节系统(如空调)的数据实施低速传输,传输速率在10～125K波特,其他如多媒体系统和诊断系统则为中速传输,速率在两者之间,这样的区分提高了总线的传输效率。
2．CAN总线特点
CAN属于总线式通讯系统，作为一种被广泛应用的现场总线，由于其采用了许多新技术及独特的设计，与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，拥有很多其他总线所没有的特点，概括如下：
(1)CAN为多主工作方式,网络上的任意节点在任意时刻都可以主动地向其他节点发送信息,不分主从,方式灵活。
(2)CAN网络节点可以安排优先级顺序,以满足和协调各自不同的实时性要求。
(3)采用非破坏性的总线仲裁技术,多点同时发送信息时,按优先级顺序通信,节省总线冲突仲裁时间,避免网络瘫痪。
（4）可以进行点对点、一点对多点和全域广播方式传递信息。
(5)通信速率最高可达1Mbps(40m以内),最长传递距离达10km(速率为5kbps以下)。
(6)网络节点目前可达110个,报文标志符2032种(CAN2.0A),扩展标准(CAN2.0B)中报文标志符几乎不受限制。
(7)短帧数据结构,传输时间短,抗干扰能力强,检错效果好。
(8)通信介质可以用双绞线、同轴电缆或光纤。
(9)网络节点在错误严重的情况下可以自动关闭输出功能,脱离网络。
(10)实现了标准化、规范化(国际标准ISO11898)。
从CAN网络的物理结构上看，它属于总线式通讯网络，这一点与BITBUS,RS-485相似，却有着本质的区别，它与一般的网络区别体现在：
（1）它是专门用于工业自动化领域的网络，不同于以太网等管理及信息处理网络。
（2）其物理特性及网络协议特性更强调工业自动化底层检测及控制。
（3）包含目的地址，它是以全网广播为基础，各接收站根据报文中反映数据性质的标识符过滤报文，该收下的收下，不该收的不用，其好处是可在先上网下网，即插即用和多站接收。
（4）特别