CAN总线是控制局域网现场总线(Controller Area Networks)的简称,是德国BOSCH公司专门为汽车控制系统设计的现场总线,CAN总线推出之后,立即被奔驰,大众等著名汽车公司应用,现在已经为越来越多的汽车所应用。CAN总线技术由于其采用多主机通信技术,利用非破坏性优先仲裁总线技术,实时性好,抗干扰能力强,在网络负载较重的情况下也不会崩溃,迅速的在其他的领域得到了广泛的应用,比如工业控制自动化,智能楼宇,温湿度监测等领域。

CAN总线采用三层模型:物理层,链路协议层以及应用层,支持总线式布线拓扑结构,传输介质可以为双绞线,光纤以及同轴电缆,节点数可以达到110个。采用双绞线传输时,其传输速率与传输距离成反比,最远传输距离为10Km(传输速率为5Kbps),最大传输速率为1Mbps(传输距离为40m),其传输距离与传输速率的相互关系如下表所示:

位速率/kbps 1000 500 250 125 100 50 20 10 5
传输距离/m 40 130 270 530 620 1300 3300 6700 10000

注:最大通信距离为同一总线上两个节点之间的距离。

CAN_bus现场总线技术特点:

1.废除了传统的站地址编码,而是采用对数据通信的数据块进行编码,支持多主通信模式。CAN总线支持点对点,一点对多点以及全局广播集中方式传输和接受数据。

2.CAN总线的通信介质访问为带有优先级的CS-MA/CA,采用非破坏性优先仲裁技术,当总线空闲时,各个节点有权使用网络,总线上任意一个节点可以在任何时间向其他节点发送数据,且不区分主从。当总线上多个节点同时向网络发送数据的时候,采用优先级仲裁方式,优先级低的主动退出停止发送数据,最高优先级的节点发送数据不受任何影响,时间和数据均无损失。

3.CAN节点在错误严重的情况下,具有自动关闭功能,切断其与总线的联系,使得总线上其他操作不受错误节点的影响。各个节点可以依据报文的ID接收或者屏蔽该报文。

4.CAN总线采用短帧结构,每帧最大字节数为8字节,数据的传输时间短,相对来说受干扰的概率较低,重新发送数据的时间短。每帧都采用CRC校验以及其他校验手段,数据错误率低,最大保证了数据通信的高可靠性,使得在高干扰外部环境情况下能够稳定通信。

5.采用位填充(插入)技术,采用不清零(NRZ)编码/解码方式。

6.CAN总线支持节点数最大可以达到110个(取决于总线驱动电路,标准帧的报文标识符有11位情况下支持节点数为110个),在扩展帧的标识符达到29位的情况下,节点数几乎不受限制。

7.基于CAN总线的高层协议有CIA的CLA协议,CIA的CANOpen协议,ODVA的DviceNet协议以及霍尼韦尔的SDS协议,Kvaser的CANKingdom协议,其中由于CANOpen协议和DviceNet协议可以免费使用且具有极大的开放性从而应用最为广泛。

CAN总线由于其实时性好,在高干扰工业现场环境下数据能够稳定可靠传输,支持多主通信模式,通信协议简单,接口简单,编程方便,在高负载情况下仍然能够正常通信,总线扩展容易等特点在工业现场得到了广泛的应用,特别是离散工业控制领域的过程监测和控制,工业自动化的底层监控,用于工业现场的控制和监测的设备之间的实时和可靠的数据交换。

 

 

 

 

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