CAN 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)與研究

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1、CAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)與研究ＴｈｅＳｔｕｄｙｏｆＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｗａｒｅＤｅｓｉｇｎｆｏｒＣＡＮＮｅｔｗｏｒｋ?yún)怯裆鷦⑹锷惔蠛鉝u,YushengLiu,ShushengChen,Daheng摘要：ＣＡＮ可以滿足許多工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的要求。本文介紹了ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成，ＣＡＮ總線通信協(xié)議，并討論應(yīng)用Ｆｒａｎｃｌｉｎｇ的Ｃ５１對(duì)ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的方法。關(guān)鍵詞?押現(xiàn)場(chǎng)總線;ＣＡＮ;網(wǎng)絡(luò)文章編號(hào):1008-0570(2004)08-0020-02Ａｂｓｔｒａｃｔ;ＣＡＮ(ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ)ｉｓｐｏｐｕｌａｒｗｉｔｈｍａｎｙｉ

2、ｎｄｕｓｔｒｉａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｈａｒｄ－ｗａｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＣＡＮ,ｉｔｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌ:ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆＣＡＮｎｅｔｗｏｒｋｕｓｉｎｇＦｒａｎｃｌｉｎｇＣ５１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｆｉｅｌｄｂｕｓ,ＣＡＮ,ｎｅｔｗｏｒｋ１引言隨著工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，能以多主方式進(jìn)行通信的現(xiàn)場(chǎng)總線（如Ｐｒｏｆｉｂｕｓ，Ｌｏｎｗｏｒｋ,Ｃａｎ－ｂｕｓ等）已成為熱門的研究課題。ＣＡＮ9ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ)即控制器

3、局域網(wǎng)，是由德國(guó)Ｂｏｓｃｈ公司于８０年代為解決現(xiàn)代汽車中各種過程的控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、監(jiān)測(cè)儀器、傳感器之間的數(shù)據(jù)通信而提出并開發(fā)的總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，１９８１年由ＩＳＯ制定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。它是現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，它采用雙絞線串行通信方式，檢錯(cuò)能力強(qiáng)，可在高噪聲干擾環(huán)境中使用。最大通信速率為１Ｍｂｐｓ（最遠(yuǎn)通信距離＜４０ｍ）；最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)１０Ｋｍ（最大通信速率＜５Ｋｂｐｓ）。ＣＡＮ具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能，多個(gè)控制模塊通過ＣＡＮ控制器掛到ＣＡＮ總線上，形成多主機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)。其可靠性和現(xiàn)實(shí)性遠(yuǎn)高于普通的通信技術(shù)。因此，廣泛開展對(duì)ＣＡＮ總線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究開發(fā)工作是提高我國(guó)工業(yè)測(cè)控

4、技術(shù)水平的需要。本文就作者的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，談?wù)劊茫粒尉W(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面的幾個(gè)問題。２ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多主機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，帶有ＣＡＮ通信接口的單片機(jī)模塊，ＰＣ機(jī)，ＩＰＣ,ＰＣ／１０４等控制模塊可通過雙絞線或同軸電纜構(gòu)成實(shí)用的ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖１所示。各個(gè)模塊應(yīng)帶有ＣＡＮ通信接口。例如：ＰＣ機(jī)上可插上一塊通信接口卡，以高性能的ＲＳ－２３２與ＣＡＮ的接口卡代替?zhèn)鹘y(tǒng)ＰＣ機(jī)的ＲＳ－２３２總線通信具有重要意義。３ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(１)ＣＡＮ協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)ＣＡＮ協(xié)議是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它可以非常有效的構(gòu)成分布式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)／控制系統(tǒng)。ＣＡＮ總線規(guī)范規(guī)定任

5、意兩個(gè)ＣＡＮ節(jié)點(diǎn)之間的兼容性，包括電氣特性及數(shù)據(jù)解釋協(xié)議，它采用ＩＳ０－０ＳＩ中的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)－－－物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。其中應(yīng)用層可能包含了除物理層和數(shù)據(jù)鏈路層外其余四層的某些功能，它具有簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。ＣＡＮ總線體系結(jié)構(gòu)模式如圖２所示。(２)ＣＡＮ通信協(xié)議為了實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及總線的完善管理，保證系統(tǒng)的可靠性和安全性，ＣＡＮ控制器（如Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＳＪＡ１０００）支持四種不同的ＣＡＮ協(xié)議類型：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤指示幀和超載幀。數(shù)據(jù)幀用于各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)和命令。由７個(gè)不同的場(chǎng)組成：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、ＣＲＣ校驗(yàn)場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)和幀結(jié)束。其結(jié)構(gòu)

6、如數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖略。遠(yuǎn)程幀是在網(wǎng)絡(luò)上的接收節(jié)點(diǎn)需要尋址數(shù)據(jù)源時(shí)才向總線發(fā)出的。遠(yuǎn)程幀與數(shù)據(jù)幀在格式上相似，不同之處僅是ＲＴＲ被置高、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼無效及無數(shù)據(jù)場(chǎng)。出錯(cuò)指示幀是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的接收節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到總線上報(bào)文出錯(cuò)時(shí)向總線發(fā)出的一組錯(cuò)誤指示信息，通知發(fā)送方當(dāng)前報(bào)文未被正確接收，重新發(fā)送當(dāng)前報(bào)文。超載幀用于通知網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)目前接收節(jié)點(diǎn)正忙或總線正忙，請(qǐng)各節(jié)點(diǎn)暫緩發(fā)送。４應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)軟件由初始化、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收中斷處理三個(gè)部分組成。程序用Ｆｒａｎｃｌｉｎｇ的Ｃ５１編寫。(１)ＣＡＮ的初始化部分ｉｎｉｔｉａｌ＿ｃａｎ()｛ＣＲ＿ＣＡＮ＝０Ｘ０１;／*復(fù)位請(qǐng)求，ＣＡＮ進(jìn)入Ｒｅｓ

7、ｅｔ狀態(tài)*／ＡＣＲ＿ＣＡＮ＝０Ｘ００;／*初始化接收碼寄存器*／ＡＭＲ＿ＣＡＮ＝０ＸＦＦ;／*初始化驗(yàn)收碼寄存器*／ＢＴＲ０＿ＣＡＮ＝０Ｘ６７;／*初始化總線定時(shí)寄存器ＢＴＲ０、ＢＴＲ１，設(shè)置波特率*／ＢＴＲ１＿ＣＡＮ＝０Ｘ２Ｆ;ＯＣＲ＿ＣＡＮ＝０ＸＤ２;／*初始化輸出控制寄存器*／ＣＭＲ＿ＣＡＮ＝０Ｘ６０;／*初始化命令寄存器*／｝(２)ＣＡＮ發(fā)送數(shù)據(jù)部分ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒＴＸＢ﹝１０﹞;ｔｒａｎｓｆｅｒ＿ｃａｎ()｛ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｘｄａｔａ*ｐｏｉｎｔ;ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｉ;ｉｆ(ＳＲ＿ＣＡＮ＆０ｘ４０)｛ｐｏｉｎｔ＝０ｘ７１１ｅ;／*