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控制器局域網(wǎng)(CAN)技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用
一 前言隨著計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場總線技術(shù)為代表現(xiàn)場控制儀表、設(shè)備大量應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制技術(shù)及現(xiàn)場控制設(shè)備發(fā)生了巨大的變化。繁瑣的現(xiàn)場連線被單一、簡潔的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)所替代，系統(tǒng)設(shè)計靈活、設(shè)備維護(hù)簡單，信號傳輸質(zhì)量也大幅提高。
電子技術(shù)的飛速發(fā)展及在工程機(jī)械上的廣泛應(yīng)用，使得工程機(jī)械的智能化程度越來越高，特別是在控制器技術(shù)被引入工程機(jī)械控制領(lǐng)域后，給工程機(jī)械的發(fā)展帶來了劃時代的變化，工程機(jī)械的操作便利性、安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性都得到了大幅提高。
然而，電子設(shè)備的大量使用，必然導(dǎo)致車身布線越來越長愈來愈復(fù)雜，運行可靠性降低、故障維修難度增大，特別是電子控制單元的大量引入，為了提高信號的利用率，要求人批的數(shù)據(jù)信息能在不同的控制單元中共享，大量的控制信號也需要實時交換，傳統(tǒng)線束已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這種需求。在這種情況下，將串行通訊總線系統(tǒng)引入可以有效解決上述問題�；谏鲜鲈�，博世公司開發(fā)了控制器局域網(wǎng)（CAN），并獲得了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的認(rèn)可及許多半導(dǎo)體器件制造商、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)商的支持�，F(xiàn)在它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械和工業(yè)現(xiàn)場控制，實踐證明CAN網(wǎng)絡(luò)是一種性能優(yōu)異的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。
CAN總線技術(shù)的引入徹底改變了工程機(jī)械控制領(lǐng)域的面貌，分布式控制系統(tǒng)完全取代了集中式控制系統(tǒng)，在眾多具有CAN功能的控制器、傳感器和執(zhí)行器的支持下，繁瑣的現(xiàn)場連線被單一、簡潔的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)所替代，系統(tǒng)設(shè)計更加靈活、信號傳輸質(zhì)量也大幅提高。
眾多的國際知名公司早在80年代初就積極致力于工程機(jī)械及汽車局域網(wǎng)的應(yīng)用及研究。進(jìn)入90年代，這些曰趨成熟的技術(shù)在國外已廣泛地應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。為縮短與國際先進(jìn)水平的差距，研究和開發(fā)自己的工程機(jī)械局域網(wǎng)系統(tǒng)勢在必行。
二 CAN的技術(shù)特征
1 CAN的物理特性
1.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) CAN在物理結(jié)構(gòu)上屬于總線式通信網(wǎng)絡(luò)。
1.2機(jī)械參數(shù)及傳輸介質(zhì) 模塊通過一個9針的D型插頭連接到CAN總線上�？偩�采用屏蔽的或非屏蔽的雙絞線，用光纖更佳。
1.3電氣參數(shù)及信號表示 總線上的數(shù)據(jù)采用不歸零編碼方式（NRZ），可具有兩種互補(bǔ)的邏輯值之一：顯性及隱性。CAN總線中各節(jié)點使用相同的位速率。它的每位時間由同步段、傳播段、相位緩沖段1及相位緩沖段2組成。發(fā)送器在同步段前改變輸出的位數(shù)值，接受器在兩個相位緩沖段間采樣輸入位值，而兩個相位緩沖段長度可自由調(diào)節(jié)，以保證采樣的可靠性。另外，CAN總線采用時鐘同步技術(shù)來保證通訊的同步。
2 CAN協(xié)議
CAN總線以報文為單位進(jìn)行信息交換，報文中含有標(biāo)示符（ID），它既描述了數(shù)據(jù)的含義又表明了報文的優(yōu)先權(quán)。CAN總線上的各個協(xié)點都可主動發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)同時有兩個或兩個以上的節(jié)點發(fā)送報文時，CAN控制器采用ID進(jìn)行仲裁。ID控制節(jié)點對總線的訪問。發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)報文的節(jié)點獲得總線的使用權(quán)，其他節(jié)點自動停止發(fā)送，總線空閑后，這些節(jié)點將自動重發(fā)報文。
2.1 CAN協(xié)議 分層結(jié)構(gòu)CAN總線規(guī)范規(guī)定了任意兩個節(jié)點之間的兼容性。包括電氣特件利數(shù)據(jù)解釋協(xié)議。
CAN協(xié)議可分為：目標(biāo)層、傳送層、物理層。其中目標(biāo)層和傳送層包括了ISO/OSI定義的數(shù)據(jù)鏈路的所有功能。目標(biāo)層的功能包括：確認(rèn)要發(fā)送的信息；位應(yīng)用層提供接口。傳送層功能包括：數(shù)據(jù)幀組織：總線仲裁：檢錯、錯誤報告、錯誤處理。
2.2 CAN通信協(xié)議 CAN支持四類信息幀類型。
（1）數(shù)據(jù)幀&n
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