基于C8051的CAN多点实时数据通信系统

基于C8051的CAN多点实时数据通信系统

现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信、计算机技术和控制系统的集成。它在生产现场的测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信、完成测量控制任务；是一种开放型的网络，使测控装置随现场设备分散化，被誉为自控领域的局域网。它在制造业、流程工业、交通、楼宇等处的自动化系统中具有广泛的应用前景。

　　CAN是Controller Area Net的缩写，即控制网络局部网，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网路。CAN是德国Bosh公司为汽车的检测、控制系统而设计的。由于CAN具有卓越的特性和较高的可靠性，因而非常适合工业过程监控设备互连。CAN已经成为一种国际标准（ISO-11898），是最具前途的现场总线之一。

　　1 控制器局域网（CAN）

　　1.1 CAN总线的特点

　　（1）CAN总线以多主方式工作，网络上任意节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需考虑接收者地址的优先级。

　　（2）CAN网络上的节点信息分不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134μs内得到传输。

　　（3）CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级比较低的节点会主动退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。

　　（4）CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”。

　　（5）CAN的直接通信距离最远可达10 km，此时速率5 kbit·s-1;通信速率最高可达1 Mbit·s-1，此时通信距离最长为40 m.

　　（6）CAN的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；报文标识符可达2 032种（CAN2.0A）；而扩展标准（CAN2.0B）的报文标识符几乎不受限制。

　　（7）采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有良好的检错效果。

　　（8）CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低。

　　（9）CAN的通信介质可为双绞线，同轴电缆或光纤，选择灵活。

　　（10）CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能，这是总线上其他节点的操作不受影响。

　　正因为CAN总线具有以上这些特点，所以能较好地满足多点实时数据通信平台的要求。

　　1.2 CAN总线协议

　　CAN的协议结构划分为两层：数据链路层和物理层。数据链路层又划分为逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。物理层可分为物理信号层PLS、物理介质连接PMA和介质相关接口MDI。CAN的ISO/OSI参考分层结构如图1所示。

图1 CAN的ISO/OSI参考分层结构