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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:
网络各节点之间的数据通信实时性强
首先,CAN控制器工作于多种方式,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;
CAN总线转换器中关于CAN总线的发展3由于CAN为愈来愈多不同领域采用和推广,导致要求各种应用领域通信报文的标准化。为此,1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制订并发布了 CAN技术规范(VERSION 2.0)。该技术规范包括A和B两部分。2.0A给出了曾在CAN技术规范版本1.2中定义的CAN报文格式,能提供11位地址;而2.0B给出了标准的和扩展的两种报文格式,提供29位地址。此后,1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具--数字信息交换--高速通信控制器局部网(CAN)标准(ISO11898),为控制器局部网标准化、规范化推广铺平了道路。
CAN总线转换器中CAN总线的技术介绍2CAN总线以报文为单位进行数据传送,报文的优先级结合在11位标识符中,具有较低二进制数的标识符有较高的优先级。这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被更改。总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。例如标识符0111111、0100100、0100111发生位仲裁时,0100100报文将会被跟踪,而其余报文会被丢弃。具体过程为:当几个站同时发送报文时,站1的报文标识符为0111111,站2的报文标识符为0100100,站3的报文标识符为0100111,所有标识符都有相同的两位01,直到第3位进行比较时,站1的报文被丢弃,因为它的第3位为高,而其它两个站的报文第3位为低。站2和站3报文的3、4、5位相同,直到第7位时,站3的报文才被丢弃。注意,总线中的信号持续跟踪后获得总线读取权的站的报文。在此例中,站2的报文被跟踪。这种非破坏性位仲裁方法的优点在于,在网络终确定哪一个站的报文被传送以前,报文的起始部分已经在网络上传送了。所有未获得总线读取权的站都成为具有较高优先权报文的接收站,并且不会在总线再次空闲前发送报文。
CAN总线转换器中CAN总线的技术介绍3CAN具有较高的效率是因为总线仅仅被那些请求总线悬而未决的站利用,这些请求是根据报文在整个系统中的重要性按顺序处理的。这种方法在网络负载较重时有很多优点,因为总线读取的优先级已被按顺序放在每个报文中了,这可以保证在实时系统中较低的个体隐伏时间。
对于主站的可靠性,由于CAN协议执行非集中化总线控制,所有主要通信,包括总线读取 (许可)控制,在系统中分几次完成。这是实现有较高可靠性的通信系统的独有方法。