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canbus

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作为ISO11898CAN标準的CANBus(ControLLer Area Net-work Bus),是製造厂中连线现场设备(感测器、执行器、控制器等)、面向广播的串列汇流排系统,最初由美国通用汽车公司(GM)开发用于汽车工业,后日渐增多地出现在製造自动化行业中。

基本介绍

  • 中文名:canbus
  • 外文名:Controller Area Network Bus
  • 性质:串列汇流排系统
  • 所属机构:美国通用汽车公司

系统组成

CANBus系统通过相应的CAN接口连线工业设备(如限位开关、光电感测器、管道阀门、电机启动器、过程感测器、变频器、显示板、PLC和PCI工作站等)构成低成本网路。

性能

直接连线不仅提供了设备级故障诊断方法,而且提高了通信效率和设备的互换性。CANBus数据传输速率为1Mbps时,传输最大距离为40m,速率为5kbps时传输最大距离为10km,基本站点数64,传输媒体是禁止双绞线或光纤。

控制特点

CANBus数据链路层协定採用对等式(Peer to peer)通信方式,即使主机出现故障,系统其余部分仍可运行(当然性能受一定影响)。当一个站点状态改变时,它可广播传送信息到所有站点。
CANBus的信息传输通过报文进行,报文帧有4种类型:数据帧、远程帧、出错帧和超载帧,其中数据帧格式如图8所示。CANBus帧的数据场较短,小于8B,数据长度在控制场中给出。短帧传送一方面降低了报文出错率,同时也有利于减少其他站点的传送延迟时间。帧传送的确认由传送站与接收站共同完成,传送站发出的ACK场包含两个“空闲”位(recessive bit),接收站在收到正确的CRC场后,立即传送一个“占有”位(dominant bit),给传送站一个确认的回答。CANBus还提供很强的错误处理能力,可区分位错误、填充错误、CRC错误、形式错误和应答错误等。
CANBus套用一种面向位型的损伤仲裁方法来解决媒体多路访问带来的冲突问题。其仲裁过程是:当汇流排空闲时,线路表现为“闲置”电平(recessive level),此时任何站均可传送报文。传送站发出的帧起始栏位产生一个“占有”电平(dominant level),标誌传送开始。所有站以首先开始传送站的帧起始前沿来同步。若有多个站同时传送,那幺在传送的仲裁场进行逐位比较。仲裁场包含标识符ID(标準为llbit),对应其优先权。每个站在传送仲裁场时,将传送位与线路电平比较,若相同则传送;若不同则得知优先权低而退出仲裁, 不再传送。系统回响时间与站点数无关,只取决于安排的优先权。可以看出,这种媒体访问控制方式不像Ethetnet的CSMA/CDCA协定那样会造成数据与信道频宽受损。

协定

CANBus除配置设备网(DeviceNet)协定外,还提供基于CAL(CAN Application Layer) 的CANopen协定(CiA DS-301),即支持设备参数的直接访问,又可实现有苛刻时间要求的过程数据通信。
CANBus的DeviceNet协定具有开放性,用户无须购买加入系统所需的硬体、软体和允许权,多厂家设备能够在单一网路上相互操作。CANBus也允许与Ethernet或其他区域网路相连,接入控制算法组态及管理信息PC系统,从而形成管控一体化的工业网路。

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