CAN總線及其在UPS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，網(wǎng)絡(luò)的可靠性越來越受到人們的關(guān)注，而影響網(wǎng)絡(luò)可靠性的關(guān)鍵是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的電源系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定，要求能對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況和事故隱患，在出現(xiàn)異常和故障時(shí)迅速進(jìn)行診斷并予以修復(fù)，最大限度地減少ups的停機(jī)時(shí)間即成必要。筆者針對(duì)不間斷電源系統(tǒng)，將can總線技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)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(qiáng)電磁干撓環(huán)境下可靠地工作的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)出ups網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。

2 can總線概況

can全稱為controller area network即控制器局域網(wǎng)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。can最初出現(xiàn)在80年代末的汽車工業(yè)中，由德國(guó)bosch公司最先提出。最初被設(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)，發(fā)動(dòng)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。現(xiàn)在它已發(fā)展為一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。

2.1 can總線特點(diǎn)

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

（1） 多主方式工作

網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)可以在任何時(shí)刻主動(dòng)的向任何其他節(jié)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(jié)點(diǎn)信息，可構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng);

（2） 采用非破壞性總線仲裁技術(shù)

節(jié)點(diǎn)信息分成不同優(yōu)先級(jí)，滿足不同實(shí)時(shí)要求。當(dāng)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息時(shí),運(yùn)用逐位仲裁原則,利用幀中開始部分的標(biāo)識(shí)符,優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止發(fā)送數(shù)據(jù),而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)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

只需通過報(bào)文濾波可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，以及全局廣播等方式傳送，無(wú)需專門調(diào)度;

（4） 高速率、遠(yuǎn)距離、低出錯(cuò)率

can總線通信最高波特率可高達(dá)1mbps（采用雙絞線通訊距離40m）、最遠(yuǎn)通訊距離為10km（可達(dá)5kbps），can協(xié)議采用crc校驗(yàn)并提供相應(yīng)的錯(cuò)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、同軸電纜或光纖，選擇靈活;

（6） 半雙工方式工作

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

（7） 抗干擾性能強(qiáng)

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

2.2 can總線工作原理

ｃａｎ的通信介質(zhì)為帶優(yōu)先級(jí)的cs-ma/ca，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)可以在任何時(shí)刻主動(dòng)的向任何其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息,而不分主、從,即當(dāng)發(fā)現(xiàn)總線空閑時(shí),各節(jié)點(diǎn)都有權(quán)使用網(wǎng)絡(luò)。而當(dāng)發(fā)生沖突時(shí),采用非破壞性總線優(yōu)先仲裁技術(shù),由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的ｃａｎ總線接口必須接收總線上出現(xiàn)的所有信息,因此必然需要設(shè)置一個(gè)接收寄存器。先將信息接收,再根據(jù)接收的信息標(biāo)識(shí)符決定是否需要讀取信息包中的數(shù)據(jù)。同時(shí)為了避免不必要的頻繁中斷，需要設(shè)置一個(gè)屏蔽寄存器來濾掉那些所在節(jié)點(diǎn)設(shè)備不感興趣的信息，獨(dú)立的can控制器sja1000裝配了一個(gè)多功能的驗(yàn)收濾波器，該濾波器允許自動(dòng)檢查id和數(shù)據(jù)字節(jié)，使用這些有效的濾波方法，對(duì)于某個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，無(wú)效的信息可被防止存儲(chǔ)在接收緩沖器里，因此降低了主控制器的處理負(fù)載。由驗(yàn)收代碼和屏蔽寄存器根據(jù)數(shù)據(jù)表給定算法來控制，接收到的數(shù)據(jù)會(huì)和驗(yàn)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(yīng)的位與驗(yàn)收代碼寄存器相應(yīng)的位相同，這條信息才會(huì)被接收。