CAN_bus 總線在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用

CAN_bus總線簡介

　　CAN-bus（ControllerAreaNetwork）即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。起先，CAN-bus被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。比如：發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入CAN控制裝置。由于其技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理，CAN_busCAN-bus已被廣泛應(yīng)用到各個自動化控制系統(tǒng)中。例如，在汽車電子、自動控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等各領(lǐng)域。

　　CAN-bus是一種多主方式的串行通訊總線，具有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)到10Km時，CAN-bus仍可提供高達(dá)5Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。

CAN總線電平定義和通訊距離

　　CAN總線采用兩種互補(bǔ)的邏輯數(shù)值“顯性”和“隱性”?！帮@性”（“Daminant”）數(shù)值表示邏輯“0”，而“隱性”（“Recessive”）表示邏輯“1”。當(dāng)總線上同時出現(xiàn)“顯性”位和“隱性”位時，最終呈現(xiàn)在總線上的是“顯性”位。CAN_H和CAN_L表示CAN總線收發(fā)器與總線的兩接口引腳，信號是以兩線之間的“差分”電壓Vdiff形式出現(xiàn)。

　　在“隱性”狀態(tài)下，VCAN_H和VCAN_L被固定與平均電壓電平，Vdiff近似為零，此時VCAN_H和VCAN_L的標(biāo)稱值為2.5V?！帮@性”位以大于最小閥值的差分電壓表示，此時VCAN_H的標(biāo)稱值為3.5V，VCAN_L的標(biāo)稱值為1.5V。如圖1所示。在總線空閑狀態(tài)，發(fā)送隱性位。

　　CAN總線上任意兩個節(jié)點(diǎn)之間的最大傳輸距離與其通訊波特率有關(guān)，如表1所示。

　　這里最大通訊距離是指在同一條總線上任意兩個節(jié)點(diǎn)之間的距離。

　　CAN-bus的主要特性如下：

　　低成本的現(xiàn)場總線;

　　極高的總線利用率;

　　很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離（長達(dá)10Km）;

　　高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（高達(dá)1Mbps）;

　　多主結(jié)構(gòu)依據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問;

　　可根據(jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文;

　　可靠的錯誤處理和檢錯機(jī)制;

　　發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動重發(fā);

　　節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動退出總線的功能;

　　報(bào)文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)志符來指示功能信息、優(yōu)先級信息;

CAN-bus在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　作為公共安全的一個組成部分，門禁系統(tǒng)的可靠性、安全性、穩(wěn)定性是一個很重要的指標(biāo)。而CAN_bus所具有的高抗干擾能力、多主結(jié)構(gòu)、可靠的出錯處理機(jī)制、節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯誤的情況下自動退出總線等特點(diǎn)，使CAN_bus總線在門禁系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。在CAN_bus門禁系統(tǒng)中采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)連接采用總線連接方式。如圖2所示：

　　CAN控制器具有硬件仲裁機(jī)制，并且根據(jù)報(bào)文的ID決定其發(fā)送的優(yōu)先權(quán)。因此在CAN網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點(diǎn)都可以作為主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)有事件發(fā)生時，控制器不必等待主機(jī)的查詢就可以主動發(fā)送數(shù)據(jù)，這大大提高了系統(tǒng)的實(shí)時性;當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤時，CAN可以自動重發(fā)，這提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　CAN控制器可以根據(jù)報(bào)文的ID決定是否接收或屏蔽改報(bào)文，使門禁控制器可以根據(jù)需要接收想要的信息，屏蔽不需要的信息，減輕了門禁控制器的通信管理任務(wù)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　在傳統(tǒng)的RS485總線中，當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)發(fā)生錯誤時，會影響到整個系統(tǒng)的運(yùn)行，甚至引起整個系統(tǒng)的癱瘓，維護(hù)成本高，網(wǎng)絡(luò)調(diào)試復(fù)雜。而CAN控制器在節(jié)點(diǎn)發(fā)生錯誤時自動進(jìn)行錯誤出錯處理，當(dāng)錯誤嚴(yán)重時自動退出總線功能，不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，使系統(tǒng)的安全性大大提高，同時降低了網(wǎng)絡(luò)調(diào)試的工作量，維護(hù)成本變低。