不老的神话－－-CAN现场总线

一、CAN 总线规范：

CAN总线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，位速率可高达1MBPS。可以应用在汽车控制系统，自动化电子领域中的各种部件（传感器，灯光，执行机构等）与主机连接组成CAN 网络。本章介绍通过CAN总线与液晶显示器的连接。

二、CAN 具有下列主要特性：

1 多主站依据优先权进行总线访问。

 总线开放时，任何单元均可开始发送报文，具有最高优先权的报文的单元赢得总线访问权。

 利用这个特点可以用液晶显示器作为多主机的公用监视器，不用每台主机配一个监视器，从而节约系统成本。

2 无破坏性的基于优先权的仲裁。

  网络上的每个主机可以同时发送，哪个主机的数据可以发送出去取决于主机所发送报文的标识符决定的优先权的大小，没有发送出去的帧可自动重发。以后将介绍数据怎样仲裁。

3 借助接收滤波的多地址帧传送

  收到报文的标识符与本机的接收码寄存器与屏蔽寄存器相比较，符合的报文本机才予以接收。

4．远程数据请求。

  网络上的每个接点可以发送一个远程帧给另一个接点，请求该接点的数据帧，该数据帧与对应的远程帧以相同的标识符ID命名。

5．配置灵活性

   通过八个寄存器进行接点配置，每个接点可以接收，也可以发送。

6．全系统数据相容性

7．错误检测和出错信令

   有五种错误类型，每个接点都设置有一个发送出错计数器和一个接收出错计数器。发送接点和接收接点在检测到错误时，出错计数器根据一定规则进行加减，并根据错误计数器数值发送错误标志（活动错误标志和认可错误标志），当错误计数器数值大于255时，该接点变为“脱离总线”状态，输出输入引脚浮空，既不发送，也不接收。

三、与其他现场总线比较，CAN总线的主要优势表现在：
（1）传输速率最高 1Mbps/40m，单根双绞线距离最远可达 10km/5kbps。
（2）节点数达 110 个（受限于总线驱动能力），传输介质为双绞线或光纤。
（3）CAN 采用点对点、一点对多点及全局广播几种数据收发方式。
（4）CAN 可实现全分布式多机系统，并且无主、从机之分，每个节点均主
        动发送报文，可方便地构成多机备份系统。
（5）CAN 采用非破坏性总线仲裁技术，两个节点同时上传送数据时，优先  
     级低的节点主动停止数据发送，优先级高的节点可不受影响地继续传输
     数据，有效避免了总线冲突。
（6）具有可靠的错误检测和处理机制（CRC 循环冗余校验）。
（7）短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，受干扰的概率低； 
（8）节点具有自动关闭功能（在错误严重时）。
（9）CAN 器件丰富，有带 CAN 的单片机（82C200）、CAN 控制器
        (SJA1000)、收发器(TJA1050)、CAN I/O器件(82C150)等。
实例：现场总线CAN-bus 在煤矿通讯应用中的优势
 
CAN-bus（Controller Area Network）总线最早由德国Bosch 公司提出，主要用于汽车内部单元与控制中心之间的数据通信。由于其良好的性能，被广泛应用于其他领域中，如工业自动化、汽车电子、楼宇建筑、电梯网络、电力通讯和安防消防等诸多领域，并取逐渐成为这些行业的主要通讯手段。
现场总线CAN-bus 的特点：
    1、国际标准的工业级现场总线，传输可靠，实时性高；
    2、传输距离远（无中继时最远10Km），传输速率快（最高1Mbps）；
    3、单条总线最多可接110 个节点，并可方便的扩充节点数；
    4、总线上各节点的地位平等，不分主从，突发数据可实时传输；
    5、非破坏的总线仲裁技术，可多节点同时向总线发数据，总线利用率高；
    6、出错的CAN 节点会自动关闭并切断和总线的联系，不影响总线的通讯；
    7、报文为短帧结构并有硬件CRC 校验，受干扰概率小，数据出错率极低；
    8、对未成功发送的报文，硬件有自动发功能，传输可靠性很高；
    9、具有硬件地址滤波功能，可简化软件的协议编制；
    10、通讯介质可用普通的双绞线、同轴电缆或光纤等；
    11、CAN-bus 总线系统结构简单，性价比极高。
    现场总线CAN-bus 在网络开放性、通讯可靠性、网络通讯距离、网络节点数目、数据传输实时性、系统设计成本等方面都具有强大的优势。因此，当CAN-bus 应用于煤矿通讯系统时，立即获得了广大设备用户的认可，成为煤矿行业中首选的设备通讯网络。通过由CAN-bus 构建的煤矿现场设备网络，管理者和主控设备能即时地了解、处理当前的矿井情况，发觉事故隐患，避免危机的发生。
    同时，基于开放的现场总线CAN-bus 技术，构建煤矿行业的通讯网络，或开发特定功能的通讯设备，都已经不会存在技术上的门槛。而且，现场总线CAN-bus 本身是符合本质安全要求的。
    采用光纤通讯的CAN-bus 网络也是煤矿行业通讯网络的一个发展趋势。与传统的双绞线传输方式相比，光纤的低传输损耗使传输距离大为增加，更适应煤矿行业中一些远距离传输的需求。另外，光缆还具有不辐射能量、不导电、没有电感，且光缆中不存在串扰以及光信号相互干扰的影响，有着优良的抗EMI 以及EMC 特性，也不会存在因线路感应耦合导致的安全问题。光纤通讯方式、双绞线通讯方式的两种CAN-bus 网络将并存于煤矿行业中。
在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求
，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类
型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随
之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。