例舉CAN總線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

CAN采用多主工作方式，節(jié)點之間不分主從，但節(jié)點之間有優(yōu)先級之分，通信方式靈活，可實現(xiàn)點對點、一點對多點及廣播方式傳輸數(shù)據(jù)，無需調(diào)度。也就是說,它可向系統(tǒng)中的所有節(jié)點進(jìn)行報文發(fā)送廣播，即CAN系統(tǒng)中的每個節(jié)點均同時接收到同樣的數(shù)據(jù)。缺省情況下,CAN是基于報文而非地址的。系統(tǒng)采用分布式控制實現(xiàn)方法集成了多節(jié)點(見圖1a所示分布式網(wǎng)絡(luò))。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的好處之一是,節(jié)點的增加和去除非常簡單,對軟件的影響也很小。CAN網(wǎng)絡(luò)要求每個節(jié)點均具備智能,但智能化水平可根據(jù)節(jié)點所承載的任務(wù)進(jìn)行調(diào)整。因此CAN系統(tǒng)中使用的單片機(jī)通常較簡單并且引腳數(shù)也較少。圖1a進(jìn)一步顯示了CAN網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)，從系統(tǒng)中增加或刪除節(jié)點只需改變少量的固件。由于使用的導(dǎo)線較少并且采用分散式智能，而且CAN網(wǎng)絡(luò)還具有較高的可靠性。這是與需用星形配置實現(xiàn)集中控制(見圖1b所示集中式網(wǎng)絡(luò))的以太網(wǎng)區(qū)別所在。

　　其圖1進(jìn)一步顯示了,在多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)中,集中式網(wǎng)絡(luò)通常用于以太網(wǎng)系統(tǒng),如果在系統(tǒng)中增加節(jié)點,則要求對系統(tǒng)MCU(多芯片單元)作很大的變動;而CAN網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò),從系統(tǒng)中增加或刪除節(jié)點只需改變少量的固件。

　　CAN采用的是非破壞性總線仲裁技術(shù)。按優(yōu)先級發(fā)送，可以大大節(jié)省總線沖突仲裁時間。而CAN總線上的通信結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)技術(shù)如下述：

　　·CAN采用短幀結(jié)構(gòu)傳輸，每幀有效字段為6-8個，傳輸時間短，受干擾的概率低。而且每幀信息都有CRC校驗和其他檢錯措施，保證數(shù)據(jù)出錯率極低。當(dāng)節(jié)點嚴(yán)重錯誤時，具有自動關(guān)閉功能，使總線上其他節(jié)點不受影響。可見，CAN是所有總線中最為可靠的。

　　·CAN總線上的通信是通過報文幀來實現(xiàn)的。幀有三種類型,即數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀和錯誤幀。每一個幀內(nèi)部都具備一些字段,對發(fā)送的幀類型做出定義并提供相關(guān)信息。比如,數(shù)據(jù)幀由6個字段組成,分別是：仲裁字段、控制字段、數(shù)據(jù)宇段、CRC(循環(huán)冗余校驗)宇段、確認(rèn)字段以及幀結(jié)束。在幀發(fā)送期間,仲裁字段被網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點用來識別和／或解決沖突。仲裁字段還用來識別報文的類型及其發(fā)送目的地?？刂谱侄味x了數(shù)據(jù)幀的長度。數(shù)據(jù)幀包含數(shù)據(jù),其字節(jié)數(shù)在控制宇段中作了規(guī)定。CRC字段用來檢測數(shù)據(jù)錯誤。最后,每次發(fā)送均需取得CAN網(wǎng)絡(luò)上所有接收節(jié)點的確認(rèn)幀。

　　CAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例

　　基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的光電經(jīng)緯儀通信方案

　　經(jīng)緯儀利用激光、紅外、電視、雷達(dá)等探測器獲得運(yùn)動目標(biāo)在其視場內(nèi)與視場中心的變化偏差，再通過伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行校正跟蹤，使儀器瞄準(zhǔn)該目標(biāo)并引導(dǎo)其他跟蹤設(shè)備或根據(jù)激光測距和儀器本身位置數(shù)據(jù)計算出運(yùn)動目標(biāo)的精確軌跡。

　　經(jīng)緯儀系統(tǒng)風(fēng)險是主控制機(jī)要負(fù)擔(dān)大量的數(shù)據(jù)計算和交換任務(wù)，控制功能不能分散，導(dǎo)致任務(wù)風(fēng)險集中于主控制機(jī),一旦主機(jī)出現(xiàn)問題將導(dǎo)致整個系統(tǒng)設(shè)備癱瘓。那種傳統(tǒng)點對點的連接方式不僅使接口結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且大量的電纜也增加了設(shè)備內(nèi)部的電磁輻射和干擾，設(shè)備的體積龐大，布線的難度高。

　　基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的光電經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

　　其結(jié)構(gòu)特征：使用單一的串行總線結(jié)構(gòu)代替了多種通信方式的并行結(jié)構(gòu)。主控制機(jī)所需信息可以從CAN總線上取得圖像處理、位置元。其它數(shù)據(jù)采集等分系統(tǒng)通過CAN總線與主控制機(jī)交換數(shù)據(jù)的同時還可以從總線上直接獲取其他分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這不僅提高了總線利用率、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性還減輕了主控制機(jī)的壓力、提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。所有的分系統(tǒng)都可以通過一對雙絞線串接在一起，節(jié)省了空間、簡化了布線。由于CAN總線本身所具有的突出特性，設(shè)備的抗干擾性、可靠性、實時性等幾項指標(biāo)均能得到提高。