CAN總線與PROFIBUS總線比較

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1、CAN總線與PROFIBUS總線比較摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了CAN總線與PROFIBUS總線，。從兩種總線的特點(diǎn)，優(yōu)缺點(diǎn)、工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域行了對(duì)比,并對(duì)兩者的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。關(guān)鍵詞：CAN總線，PROFIBUS總線，發(fā)展趨勢(shì)Abstract：ThispapersimplyintroducestheCANbusandthePROFIBUSfieldbus.Comparedthistwofieldbusfromthecharacteristicsoftwokindsofbus,characteristics,workingprincipleandapp

2、licationfieldline.Andstatethedevelopmenttendencyofthetwokindsofbus.Keywords:CANBUS,PROFIBUS,developmenttrend1兩種總線簡(jiǎn)單介紹控制器局域網(wǎng)總線（CAN，ControllerAreaNetwork）是一種用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的串行通訊協(xié)議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號(hào)，是世界上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN協(xié)議由德國(guó)的RobertBosch公司開發(fā)，用于汽車中各種不同元件之間的通信[1]，以此取代昂貴而笨重的配電線束。該協(xié)議的健壯性使其用途延伸到其他自

3、動(dòng)化和工業(yè)應(yīng)用。CAN協(xié)議的特性包括完整性的串行數(shù)據(jù)通訊、提供實(shí)時(shí)支持、傳輸速率高達(dá)1Mb/s、同時(shí)具有11位的尋址以及檢錯(cuò)能力[2]。CAN總線是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電子干擾性，并且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤[3]。CAN總線可以應(yīng)用于汽車電控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、紡織機(jī)械、船舶運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域[4]。PROFIBUS是過程現(xiàn)場(chǎng)總線（ProcessFieldBus）的縮寫，于1989年正式成為現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前在多種自動(dòng)化的領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位，全世界的設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)已經(jīng)超過2000萬[5]。

4、它由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS－DP（DecentralizedPeriphery）．PROFIBUS－PA（ProcessAutomation）．PROFIBUS-FMS(FieldbusMessageSpecification)。其中PROFIBUS－DP應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，它是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O之間的通訊[6]，總線周期一般小于10ms，使用協(xié)議第1、2層和用戶接口，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行нM(jìn)行。；PROFIBUS－PA適用于過程自動(dòng)化，可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上，可應(yīng)用于本征安全領(lǐng)域；PROFI

5、BUS－FMS用于車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)[7]，它是令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)，用來完成控制器和智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信以及控制器之間的信息交換。主要使用主-從方式，通常周期性地與傳動(dòng)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[8]。2工作原理2.1CAN總線工作原理CAN總線使用串行數(shù)據(jù)傳輸方式，可以1Mb/s的速率在40m的雙絞線上運(yùn)行，也可以使用光纜連接，而且在這種總線上總線協(xié)議支持多主控制器。CAN與I2C總線的許多細(xì)節(jié)很類似，但也有一些明顯的區(qū)別。當(dāng)CAN總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它以報(bào)文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的，都對(duì)其進(jìn)行接收[9

6、]。每組報(bào)文開頭的11位字符為標(biāo)識(shí)符，定義了報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，這種報(bào)文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標(biāo)識(shí)符是唯一的，不可能有兩個(gè)站發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的報(bào)文。當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線讀取時(shí)，這種配置十分重要。當(dāng)一個(gè)站要向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該站的CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標(biāo)識(shí)符傳送給本站的CAN芯片，并處于準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)它收到總線分配時(shí)，轉(zhuǎn)為發(fā)送報(bào)文狀態(tài)[10]。CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報(bào)文格式發(fā)出，這時(shí)網(wǎng)上的其它站處于接收狀態(tài)。每個(gè)處于接收狀態(tài)的站對(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行檢測(cè)，判斷這些報(bào)文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。由于CAN總線是一種面

7、向內(nèi)容的編址方案，因此很容易建立高水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)并靈活地進(jìn)行配置[11]。我們可以很容易地在CAN總線中加進(jìn)一些新站而無需在硬件或軟件上進(jìn)行修改。當(dāng)所提供的新站是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不要求獨(dú)立的部分有物理目的地址。它允許分布過程同步化，即總線上控制器需要測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，可由網(wǎng)上獲得，而無須每個(gè)控制器都有自己獨(dú)立的傳感器[12]。2.2PROFIBUS總線工作原理PROFIBUS-DP使用了第1層(物理層)、第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)和用戶接口層,由于工業(yè)上的特殊需要省略了3～6層。模型的第1層相同,其主要功能是利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接,

8、以透明地傳送比特流。它采用RS-485協(xié)議,其傳輸技術(shù)為半雙工通信方式,傳輸速率在9.6k～1