can總線和ican協(xié)議的介紹

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1、CAN總線和iCAN協(xié)議的介紹在進行系統(tǒng)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計時，根據(jù)本系統(tǒng)的特性和實際的應(yīng)用性從現(xiàn)有的幾種較為普遍的車用總線中選擇了CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)。作為車用總線系統(tǒng)中覆蓋范圍最廣的總線，CAN總線的主要特點是：1.總線為多主站總線，通信靈活；2.采用獨特的非破壞性總線仲裁技術(shù)，從而避免了總線沖突，滿足了實時性要求；3.支持多主工作方式，支持點對點，一點對多點的全局廣播方式接受/發(fā)送數(shù)據(jù)方式；4.采用短幀結(jié)構(gòu)傳輸，每幀有效字節(jié)數(shù)最多為8個，數(shù)據(jù)傳輸時間短，并有CRC及其他校驗措施，數(shù)據(jù)出錯率極低；5.具有自動關(guān)閉嚴重錯誤節(jié)點的功能，抗干擾能力強，可

2、靠性高；6.系統(tǒng)走線少，擴充容易，改型靈活；7.最大傳輸速率可達1MB/S，直接通信距離最遠可達l0KM；8.總線上的節(jié)點數(shù)量主要取決于總線驅(qū)動電路，標(biāo)準(zhǔn)幀(11位報文標(biāo)識符)可達110個，而擴展幀(29位報文標(biāo)識符)個數(shù)幾乎不受限制[[1]李正軍.現(xiàn)場總線及其應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005，1.]。系統(tǒng)要求車身信息及時顯示，各檢測模塊與主屏顯示模塊間的信息傳輸速率范圍在10KB/S~125KB/S間；顯示模塊與檢測模塊之間能實現(xiàn)點對點，一點對多點、全局廣播的數(shù)據(jù)通信模式；當(dāng)總線上的一個模塊出現(xiàn)問題時不影響到其他模塊的通信。基于以上的設(shè)

3、計要求本系統(tǒng)選擇了B類CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)。由于CAN總線協(xié)議只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，沒有對應(yīng)用層進行規(guī)定，導(dǎo)致整體功能并不完整[[2]CANinautomotion.TheCANphysicallayer.www.can-cia.org.]。因此在基于CAN總線技術(shù)的分布式控制系統(tǒng)中，有些功能必須要通過一個更高層的協(xié)議來實現(xiàn)，從而實現(xiàn)在CAN網(wǎng)絡(luò)中通訊模式、網(wǎng)絡(luò)管理功能執(zhí)行、以及設(shè)備功能描述方式的統(tǒng)一[[3]Natale.D.SchedulingtheCANbuswithearliestdeadlinetechnique[J].The21stI

4、EEE，2008，11：27-30.]。目前占領(lǐng)主要國際市場的兩個應(yīng)用層協(xié)議為：CANOpen協(xié)議和DeviceNet協(xié)議。CANopen協(xié)議適用于產(chǎn)品內(nèi)部的嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用，DeviceNet協(xié)議是用于工業(yè)自動化控制，兩種協(xié)議規(guī)范的復(fù)雜度較高，理解開發(fā)的難度較大[[4]HolgerZeltwanger.現(xiàn)場總線CANopen設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011，7.]。這兩種協(xié)議本車載信息系統(tǒng)設(shè)計中均不太適用，因此選用了一種簡單可靠的CAN總線應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議——iCAN協(xié)議。iCAN協(xié)議全稱為“IndustryCAN-busAp

5、plicatI/OnProtocol”，即工業(yè)CAN總線應(yīng)用層協(xié)議，該協(xié)議為現(xiàn)場設(shè)備和管理設(shè)備之間的連接提供了一種成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單的通信方案，詳細的定義了傳輸?shù)腃AN報文中各ID以及數(shù)據(jù)的分配和應(yīng)用，定義了各設(shè)備的I/O資源和訪問規(guī)則，建立起了統(tǒng)一的設(shè)備模型[[5]張華，吳欣，藤欣欣.基于iCAN-bus的汽車駕駛狀態(tài)測量節(jié)點的設(shè)計[J].測控技術(shù)與儀器儀表，2008，5：69-71.]。iCAN網(wǎng)絡(luò)的使用符合CAN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)上最多支持64個主從節(jié)點的連接，節(jié)點和總線網(wǎng)絡(luò)線纜之間的連接使用分支方式。表2-1為網(wǎng)絡(luò)中通訊速率與通信距離的關(guān)

6、系。表2-1最大通信速率與最大距離關(guān)系最大位速率/Kbps10005002501251005010最大距離/m4013027053062013006700iCAN網(wǎng)絡(luò)采用命令/響應(yīng)的主從通訊方式來保證數(shù)據(jù)報文傳輸?shù)拇_定性，主控設(shè)備(主站)為通信的發(fā)起方，受控設(shè)備(從站)為通信的響應(yīng)方。主控設(shè)備發(fā)送命令幀，當(dāng)受控設(shè)備接收到命令幀后，向主控設(shè)備發(fā)送響應(yīng)幀，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換[[1]廣州致遠電子有限公司.現(xiàn)場總線/CAN協(xié)議規(guī)范V1.0，2003：17-24.]。這種對服務(wù)進行確認的數(shù)據(jù)傳輸方式可靠性好。然而，這種命令/響應(yīng)的通信方式只能由主控設(shè)備發(fā)起，總線的

7、利用率較低[[2]王楠．基于CAN總線數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計[D]．內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005．]。因此iCAN協(xié)議規(guī)范中還定義了事件觸發(fā)傳送的傳輸方式，彌補了命令/響應(yīng)模式狀態(tài)的這一缺點。如圖2-2所示，每一個節(jié)點在iCAN網(wǎng)絡(luò)中擁有唯一的標(biāo)識值MACID，不同節(jié)點之間的通信是基于對相應(yīng)節(jié)點的尋址實現(xiàn)的。iCAN協(xié)議保留了特定的地址對一組節(jié)點或所有節(jié)點進行尋址、幀傳輸?shù)姆绞?。源?jié)點和目的節(jié)點之間的通訊并不是隨機進行。進行通信時，首先必須建立通訊連接。只有當(dāng)連接建立好后，源節(jié)點才能夠與目的節(jié)點進行通訊。這樣使對任何擁有MACID設(shè)備的通訊進行監(jiān)

8、控成為可能[[3]徐濤．基于現(xiàn)場總線iCAN協(xié)議綜合測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]．成都：西華大學(xué)