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  • 什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?

    發布時間:2020-09-29 17:22:50    瀏覽次數:810次

    一.什么是CAN總線通訊?

    CAN 總線是國際上應用最廣泛的現場總線之一。最早是由德國Bosch公司推出,用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信協議。

    什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?


    CAN 總線的應用范圍遍及從高速網絡到低成本的多線路網絡,廣泛應用于控制系統中的各檢測和執行機構之間的數據通信。 現場總線領域中, CAN 總線得到了計算機芯片商的廣泛支持,他們紛紛推出直接帶有 CAN 接口的微處理器 (MCU) 芯片。 CAN 是一種多主方式的串行通訊總線,基本設計規范要求有高的位速率, 高的抗電磁干擾性,而且能夠檢測出產生的任何錯誤。 CAN 網絡具有如下特點 :

    網絡上任意一個節點均可在任意時刻主動向網絡上的其它節點發送信息,而不分主從 ; 采用非破壞性總線仲裁技術, 當兩個節點同時向網絡上傳送信息時,優先級低的節點主動停止數據發送, 而優先級高的節點可不受影響地繼續傳輸數據 ;

    什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?


    具有點對點,一點對多點及全局廣播傳送接收數據的功能 ; 通訊距離最遠可達 10k(5kbps),通訊速率最高可達 1Mbps(40m),網絡節點數實際可達 110個,每一幀的有效字節數最多為 8 個,這樣傳輸時間短,受干擾的概率低 ;通訊介質采用廉價的雙絞線即可,無特殊要求 ; 每幀信息都有 CRC 校驗及其它檢錯措施,數據出錯率極低,可靠性極高 ;在傳輸信息出錯嚴重時,節點可自動切斷它與總線的聯系,以使總線上的其它操作不受影響。

    二.CAN 和 RS485有什么區別?

    CAN(Controller Area Network) 屬于現場總線的范疇,它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。較之目前 RS-485 基于 R 線構建的分布式控制系統而言, 基于 CAN 總線的分布式控制系統在以下方面具有明顯的優越性:

    1) CAN 控制器工作于多主方式,網絡中的各節點都可根據總線訪問優先權 (取決于報文標識符 )采用無損結構的逐位仲裁方式競爭向總線發送數據,且 CAN 協議廢除了站地址編碼,而代之以對通信數據進行編碼, 這可使不同的節點同時接收到相同的數據, 這些特點使得 CAN 總線構成的網絡各節點之間的數據通信實時性強,并且容易構成冗余結構,提高系統的可靠性和系統的靈活性。而利用 RS-485只能構成主從式結構系統,通信方式也只能以主站輪詢的方式進行,系統的實時性、可靠性較差。

    2)CAN 總線通過 CAN 控制器接口芯片 82C250的兩個輸出端 CANH和 CANL 與物理總線相連,而 CANH 端的狀態只能是高電平或懸浮狀態, CANL 端只能是低電平或懸浮狀態。這就保證不會出現象在RS-485 網絡中,當系統有錯誤,出現多節點同時向總線發送數據時,導致總線呈現短路,從而損壞某些節點的現象。而且 CAN 節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能, 以使總線上其他節點的操作不受影響,從而保證不會出現象在網絡中, 因個別節點出現問題,使得總線處于“死鎖”狀態。

    什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?


    3) CAN 具有完善的通信協議, 可由 CAN 控制器芯片及其接口芯片來實現, 從而大大降低了系統的開發難度, 縮短了開發周期,這些是只僅僅有電氣協議的 RS-485所無法比擬的。

    CAN 和 RS485 網絡通信比較

    什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?


    微機保護采用CAN在通信方面采用如下特點 :

    終端保護設備主機與顯示部分采用 RS485 通信方式 ,主機和顯示器由兩個完全獨立的 CPU 控制 ,互不影響 .有的廠家采用主機一個CPU 控制顯示部分 ,因顯示部分與主機分體安裝 ,控制數據總線及微機工作電源 DC5V 要外引 ,外界電磁干擾很容易串擾到 CPU 的數據總線及微機工作電源 DC5V 上,從而導致保護因電磁干擾而誤動作 . 終端保護設備與上位機采用 CAN 工業總線通信方式 ,有的廠家則采用 RS485 通信方式 ,二者的差別見上述 CAN 與 RS485 的通信比較.CAN 通信的優越性十分明顯 .

    終端保護設備與上位機通信采用國際標準的 103通信規約 ,完全通明,很容易與各廠家不同的上位機實現無逢連接 ,更為將來擴充以太網口做好傳輸準備 .而有的廠家在與上位機通信方面根據自身的特點編制自己的規約 ,不完全透明 ,與其他廠家的上位機連接困難 .

    三.CAN總線通訊如何使用?

    3.1 CAN 網絡布線要點 : 布線要點 :

    (1)、單總線結構(手拉手、沒有分支) ;

    (2)、屏蔽雙絞線;

    (3)、所有的線都是一個型號;

    (4)、連接可靠

    3.2、 CAN 網絡布線圖

    什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?


    3.3、 CAN 網絡布線規范

    采用 CAN通訊協議進行遠距離 (≤1500m)通訊, 不規范的布線方式會導致通訊的可靠性、穩定性和傳輸數據準確性的明顯下降。 因此建議嚴格采用 CAN網絡布線規范進行工程施工,以降低后期的維護工作量。

    CAN聯網布線規范如下:

    根據總線型結構要求,圖 2.1 中 a、c、e 三種連接方式不正確,正確的方式應按

    b、 d、f 三種。不恰當的網絡連接在近距離、低速率的情況下可能能夠正常工作,但如果

    通訊距離加長、速率提高,其不良影響會越來越嚴重。

    什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?

    圖 2.1

    (1)CAN通訊線規格:

    帶屏蔽層的 2 芯雙絞線;單股線橫截面積 0.75 平方毫米以上;

    什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?


    (2)接線方法:

    網絡采用總線型結構;雙絞線接 CAN的 CAN_H、CAN_L線,屏蔽層接地;總線長度≤1500米; 最好沒有分支,如有,支線長度:≤ 3 米;總線上所有的線要用同一種線,兩種線的電阻不同,信號到兩種線的接頭處會反射碰撞產生干擾;

    什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?


    總線兩端視情況各接一個 120 歐匹配電阻;遠離高壓線;與電源線并行時要視情況 CAN線屏蔽層要接地;支線如沒接終端,應將其去掉(會反射信號產生干擾) ;

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    盡量減少線路中的接點;接點處焊接良好、包扎緊密,避免松動和氧化;

    檢驗布線是否合格: 斷電時每個分節點 2 線間電阻為 60~80 歐左右方為合格。

    什么是CAN通訊?如何使用CAN通訊?


    總線結構是單總線 ,就是 CAN 總線的雙絞線接到一臺讀卡器只的端子,再從這臺讀卡器的端子接線點出來接到下一臺 ,就這樣一臺接一臺,直到最后一臺 ,不能有分支或星形等其它結構。


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