5种现场总线_原创文档.pdfVIP

CAN是ControllerAreaNetwork的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化

的串行通信协议。在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、

低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用

的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也

随之增加。为适应―减少线束的数量‖、―通过多个LAN，进行大量数据的高速通信‖的

需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后，CAN

通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。

现在，CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、

医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉

为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可

靠的数据通信提供了强有力的技术支持。

CAN属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信

网络。较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言,基于CAN总线

的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：

首先,CAN控制器工作于多主方式,网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取

决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据,且CAN协议

废除了站地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同

的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强,并且容

易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式

结构系统,通信方式也只能以主站轮询的方式进行,系统的实时性、可靠性较差;

其次,CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CAN

L与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电

平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中,当系统有错误,出现多节点同

时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在

错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而

保证不会出现象在网络中,因个别节点出现问题,使得总线处于―死锁‖状态。而且,CAN

具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现,从而大大降低系统

开发难度,缩短了开发周期,这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。

另外,与其它现场总线比较而言,CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价

比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是目前CAN总线应用于

众多领域,具有强劲的市场竞争力的重要原因。

CAN即控制器局域网络,属于工业现场总线的范畴。与一般的通信总线相比,CA

N总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的

设计,CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是最广泛的,世界上一

些著名的汽车制造厂商,如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、PORSCHE(保时捷)、ROLLS-

ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系

统与各检测和执行机构间的数据通信。同时,由于CAN总线本身的特点,其应用范围目

前已不再局限于汽车行业,而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、

纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已

经形成国际标准,并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。其典型的应用协议有：

SAEJ1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA2000等。

1.CAN总线的产生与发展

控制