CAN总线系列讲座第十讲——如何监测CAN网络节点的工作状态.doc

CAN总线系列讲座第十讲——如何监测CAN网络节点的工作状态 1 问题的引出 在CAN总线研发项目的具体应用中，有的项目相对比较简单，不需要运用CAN总线的应用层协议来开发，在网络节点的状态监控方面，需要实时诊断其是处于正常通讯状态还是故障状态。 2 只有2个节点的简单CAN总线网络 例如：一个CAN总线网络中只有主节点和1个子节点。 主节点子节点 主节点 子节点 图1 2个节点构成的简单CAN总线网络 这时，主节点可以通过2种方式诊断子节点是处于正常通讯状态还是故障状态。 方式一：主节点中设置一个定时器，例如2s时间间隔主节点向子节点发送一次询问（可以单独询问子节点的状态，也可以令子节点上传数据），设定0.5s钟时间限制，如果0.5s钟内没有收到子节点的应答，就判定子节点故障，主节点可以通过蜂鸣器、显示屏、LED等报警；同样的，子节点设定6s钟时间限制，如果6s钟内没有收到主节点的询问，就判定主节点故障，同样子节点可以通过蜂鸣器、显示屏、LED等报警。 方式二：主节点在有人值守的情况下，例如煤矿风机运转状态的监控，主节点一般是有人值守的计算机（主节点通过USB、串口、PCI连接在计算机上），此时可以不用再通过嵌入式系统判定主节点是否工作正常了。可以让子节点定时（例如0.5s钟）向主节点发送一组数据帧，在主节点上设定1s钟时间限制，如果1s钟内没有收到子节点的应答，就判定子节点故障。此处0.5s钟向主节点发送的一组数据帧就是我们常说的“心跳信息”——就像人的心脏跳动一样，证明子节点还“活着”。 设置“心跳信息”有个技巧，让子节点发送的数据帧中的一个字节内容要有所变化，例如： 数据流传输方向：子节点 主节点 目标地址（主节点地址） 数据帧内容(数据长度3) 第一次 0X28A 0X00 0XAA 0XBB 第二次 0X28A 0X01 0XAA 0XBB 第三次 0X28A 0X00 0XAA 0XBB 第四次 0X28A 0X01 0XAA 0XBB 第五次 0X28A 0X00 0XAA 0XBB 数据帧内容中的第1个字节是0X00和0X01交替出现，假如都是保持0X00不变会有什么麻烦呢？ 目标地址（主节点地址） 数据帧内容(数据长度3) 第一次 0X28A 0X00 0XAA 0XBB 第二次 0X28A 0X00 0XAA 0XBB 第三次 0X28A 0X00 0XAA 0XBB 第四次 0X28A 0X00 0XAA 0XBB 第五次 0X28A 0X00 0XAA 0XBB 如果某一段时间内CAN总线网络上没有其他的数据传输，只有这些内容不变的“心跳信息”占满整个显示屏，那么就不容易让人及时判定子节点出现故障了，有“视觉疲劳”。 所以，使用“心跳信息”时，要让子节点发送的数据帧中的一个字节内容有所变化！至于数据帧中的数据长度，只要满足1到8个字节都可以，只是数据长度越大占用CAN总线网络传输数据的时间越长，这个需要研发工程师根据自己项目的实际情况灵活运用。 图2 3 大于2个节点的CAN总线网络 例如： 图3 多个节点构成的CAN网络 主节点通过CAN网络实现对3个子节点的控制和信息交换，此时主节点如何判断子节点的工作状态是否正常呢？ 首先，设置各节点在CAN网络中的ID，即地址。设置如下： 主节点的ID设为0x01，三个子节点的ID分别设为0x02、0x03、0x04。 方法一：主节点逐个轮询子节点状态 主节点中设置一个定时器，例如2s时间间隔内主节点逐一向子节点发送一次询问（可以单独询问子节点的状态，也可以令子节点上传数据），设定0.5s钟时间限制，如果0.5s钟内没有收到子节点的应答，就判定子节点故障，主节点可以通过蜂鸣器、显示屏、LED等报警；同样的，子节点设定6s钟时间限制，如果6s钟内没有收到主节点的询问，就判定主节点故障，同样子节点可以通过蜂鸣器、显示屏、L