can總線(xiàn)技術(shù)在船舶監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

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1、7張勤：CAN總線(xiàn)技術(shù)及其在船舶監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用CAN總線(xiàn)技術(shù)及其在船舶監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用摘要：在CAN總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中,CAN總線(xiàn)控制器實(shí)現(xiàn)了CAN總線(xiàn)協(xié)議的大部分內(nèi)容。首先介紹了CAN總線(xiàn)的概況,簡(jiǎn)單介紹了CAN總協(xié)議的內(nèi)容,詳細(xì)介紹了有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)的組成特點(diǎn)以及利用有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)CAN總線(xiàn)協(xié)議的方法,論述智能測(cè)控單元CAN通訊接口設(shè)計(jì)、CAN控制器外圍硬件電路和CAN通信軟件的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：CAN總線(xiàn)；CAN總線(xiàn)協(xié)議；控制局域網(wǎng)；船舶監(jiān)控系統(tǒng)；ApplicationofCANbustechnologyinshipmonitoringSystemAbstract：In

2、theconstructionofCANbuscommunicationnetwork,CANbuscontrollerimplementsmostofthecontentsoftheCANbusprotocol.FirstintroducedtheCANbus,introducesthegeneralagreementofCANcontent,introducesthemethodofcharacteristicsoffinitestateautomataandtheuseoffinitestateautomataimplementationofCANbusprotoco

3、l,discussesthedesign,implementationintelligentmeasurementandcontrolunitofCANcommunicationinterfaceinCANcontrollerhardwarecircuitandCANcommunicationsoftware.Keywords:CANbus;CANbusprotocol;controllerareanetwork;monitoringsystemforships;1前言1.1選題目的及意義CAN即控制器局域網(wǎng),是世界上得到廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一。由于CAN的基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求

4、有高的位速率、高抗電磁干擾性、而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤,使得它在汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)、船舶工業(yè)等其他領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。-7-7張勤：CAN總線(xiàn)技術(shù)及其在船舶監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用CAN總線(xiàn)規(guī)范已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),CAN總線(xiàn)協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型基礎(chǔ)上的,主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。實(shí)際的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,CAN總線(xiàn)協(xié)議一般都固化在CAN總線(xiàn)控中,SJA1000[1]。文中主要討論在CAN總線(xiàn)控制器設(shè)計(jì)中CAN總線(xiàn)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。2CAN總線(xiàn)協(xié)議介紹CAN總線(xiàn)協(xié)議主要描述設(shè)備之間的信息傳遞方式,并為任意2個(gè)CAN儀器之間建立兼容

5、性,如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方面。2.1CAN總線(xiàn)的層結(jié)構(gòu)CAN總線(xiàn)中各個(gè)層的定義與開(kāi)放系統(tǒng)互連模型(OSI)相一致。如圖1所示,CAN被分為應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層3層[2-3]。其中數(shù)據(jù)鏈路層又被分為邏輯鏈路控制子層(LLC)和媒體訪問(wèn)控制子層(MAC),各層之間相互獨(dú)立且透明。每一層只與另一設(shè)備上相同的那一層通訊,而實(shí)際的通訊則發(fā)生在每一個(gè)設(shè)備上的相鄰的2層,而各個(gè)設(shè)備之間則只通過(guò)物理層的通信介質(zhì)連接在一起。CAN的規(guī)范定義了模型的最下面2層:數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。應(yīng)用層協(xié)議可以由CAN用戶(hù)定義成適合特別工業(yè)領(lǐng)域的任何方案,如已在工業(yè)控制和制造業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)D

6、eviceNe,t在汽車(chē)工業(yè)中,許多制造商都擁有他們自己的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)。2.2CAN總線(xiàn)協(xié)議的主要內(nèi)容CAN總線(xiàn)協(xié)議主要定義了數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層和LLC子層,其內(nèi)容主要包括:1)報(bào)文競(jìng)爭(zhēng)總線(xiàn)時(shí)的仲裁方式,定義了當(dāng)2個(gè)或2個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始發(fā)送報(bào)文時(shí)總線(xiàn)訪問(wèn)權(quán)獲得的問(wèn)題;2)報(bào)文傳輸規(guī)則,定義幀格式、幀類(lèi)型、接收器與發(fā)送器之間的應(yīng)答、報(bào)文校驗(yàn)等;3)錯(cuò)誤處理,定義錯(cuò)誤的種類(lèi)、錯(cuò)誤的處理方式等;4)故障界定,定義節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤狀態(tài)及錯(cuò)誤狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系;5)位定時(shí),定義物理層位傳輸時(shí)間片斷劃分、同步方式以及重新同步方式等。3CAN總線(xiàn)在船舶的應(yīng)用CAN在船舶中的應(yīng)用始于20世紀(jì)

7、90年代初。1994年德國(guó)MTU-7-7張勤：CAN總線(xiàn)技術(shù)及其在船舶監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用公司成功地研制了基于CAN的MCS-51監(jiān)控系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)了CAN網(wǎng)絡(luò)船舶系統(tǒng)應(yīng)用的新紀(jì)元。此后，CAN網(wǎng)絡(luò)被廣泛地用于船舶的遠(yuǎn)程控制、巡回檢測(cè)、電站監(jiān)控以及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中。CAN網(wǎng)絡(luò)在船舶控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用為解決船舶設(shè)備級(jí)(傳感器、執(zhí)行器、控制模塊)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題提供了新的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，并由CAN控制器硬件完成協(xié)議的功能和服務(wù)。在CAN網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)一根可同時(shí)傳輸電源和數(shù)據(jù)信號(hào)的總線(xiàn)可將所有滿(mǎn)足CAN協(xié)議的設(shè)備掛接，并提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、