張敬堂 李紅波

     來源：《電子產(chǎn)品世界》

     摘要：can總線是一種新型網(wǎng)絡協(xié)議，是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡，它具有傳輸速度快、自動解決總線競爭、實時性好、可靠性高、糾錯能力強等特點，目前已成為一種國際總線標準。本文介紹一種基于can總線的家庭控制器的實現(xiàn)方案。

     關鍵詞：can總線

     家庭控制器

     引言

     can（controller area network）總線是德國bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，通信速率可達1mbps，通信距離可達10km，can協(xié)議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼，使網(wǎng)絡內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制。由于can總線具有較強的糾錯能力，支持差分收發(fā)，因而適合高干擾環(huán)境，并具有較遠的傳輸距離。因此，can協(xié)議對于許多領域的分布式測控是很有吸引力的。目前can已成為iso11898標準，其特性如下：

     （1）can是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡。

     （2）can協(xié)議遵循iso/osi模型，采用了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與應用層。

     （3）can可以多主方式工作，本質(zhì)上也是一種csma/cd方式，網(wǎng)絡上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上的其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，節(jié)點之間有優(yōu)先級之分，因而通信方式靈活；can采用非破壞性位仲裁技術，優(yōu)先級發(fā)送，可以大大節(jié)省總線沖突促裁時間，在重負荷下表現(xiàn)出良好的性能；can可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播等幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)。

     （4）can的直接通信距離最遠可達10km（傳輸速度為5

     kbps）；最高通信速率可達1mbps(傳輸距離為40m)。

     （5）can上的節(jié)點數(shù)據(jù)實際可達110個。

     （6）can數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結構，每一幀為8個字節(jié)，易于糾錯；can每幀信息都有crc校驗及其它檢錯措施，有效地降低了數(shù)據(jù)的錯誤率；can節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉的功能，使總線上其它節(jié)點不受影響。

     （7）信號調(diào)制解調(diào)方式采用nrz編碼/解碼方式，并且采用插入填充位（位填充）技術。

     （8）數(shù)據(jù)位具有支配“0”（dominant

     bit）和退讓“1”（recessive bit）兩種邏輯值，采用時鐘同步技術，具有硬件自同步和定時時間自動跟蹤功能。

     基于can總線的家庭控制器總線設計方案

     在進入信息化時代的今天，人們對于居住環(huán)境中的安全性、舒適性要求已越來越高，建立住宅小區(qū)計算機管理局域網(wǎng)，實現(xiàn)小區(qū)綜合管理的網(wǎng)絡化勢在必行。通過遍布于整個住宅區(qū)的家庭控制器和中央計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)對住宅的智能化管理。

     圖1是基于can總線的總體結構示意圖，系統(tǒng)采用支持can標準的總線型網(wǎng)絡。中央計算機系統(tǒng)（上位機pc）通過can接口適配卡與can總線相連，進行數(shù)據(jù)交換。通過雙絞線把中央計算機系統(tǒng)和家庭控制器（下位智能節(jié)點）掛接在一條總線上，構成低層通信網(wǎng)絡。由于采用了csma/cd的信息傳輸控制技術，允許總線上各節(jié)點平等爭用總線，從而可構成具有多主節(jié)點的冗余網(wǎng)絡結構。

     在低層通信網(wǎng)絡中，中央計算機系統(tǒng)和家庭控制器分別有自己的id標志。由于采用can標準作為網(wǎng)絡通信協(xié)議，各節(jié)點在網(wǎng)絡中的地位相同，于是我們可以將中央計算機系統(tǒng)虛擬成主機，而家庭控制器則虛擬成從機，響應主機的要求。中央計算機系統(tǒng)負責對整個can總線系統(tǒng)進行監(jiān)視管理，具有系統(tǒng)參數(shù)（如傳輸速率、節(jié)點地址等）設置、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)請求、本機狀態(tài)查詢、節(jié)點狀態(tài)查詢、中斷狀態(tài)查詢等功能。系統(tǒng)工作過程為上位機向下位節(jié)點（家庭控制器）發(fā)送命令，下位節(jié)點識別并執(zhí)行相應命