文档介绍：测控技术与测控网络系统
学科设计（论文）
题目：现场总线技术及其应用
CAN总线
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一、摘要
在当今信息化，网络化新科技时代，网络测控技术已被广泛地应用于工业 产品生产、自动常的广泛的，如 DCS PLC新型控制仪表、变送器及执行器等都有自己的发展轨迹，但它们的发展都 围绕着实现工厂整体自动化(FA)这个总目标，即将自动控制装置用于生产流程 的整个操作过程，从开机到停机的全程控制及将控制、 生产计划安排和工厂全面 管理有机的结合起来，实现工厂整体的自动化、综合化、最佳化。
测量单元微小型化、智能化测量控制与仪器仪表大量采用新的传感器、大规模 和超大规模集成电路、计算机及专家系统等信息技术产品，不断向微小型化、智 能化发展，从目前出现的“芯片式仪器仪表”，“芯片实验室”、“芯片系统” 等看，测量单元的微小型化和智能化将是长期发展趋势。 从应用技术看，微小型
化和智能化测量单元的嵌入式连接和联网应用技术得到重视。
测控范围向立体化、全球化扩展，测量控制向系统化、网络化发展。随着仪 器仪表所测控的既定区域不断向立体化、全球化甚至星球的发展，仪器仪表和测 控装置已不再呈单个装置形式，它必然向测控装置系统化、网络化方向发展。例 如一个大型水电站的测控系统，仅检测大坝安全性的传感器就达数千个， 此外各 个发电机组状态及水位情况的检测控制点(I/O测控点)将超过万点，要达到 大型水电站的正常发电和送电，必须将各个测控点的测控装置形成一个有机的测 控网络系统。又例如卫星测控系统，运载火箭上配置的各种传感器就达到数千， 而卫星上各种测控装置构成一个完整的自动测控系统， 然后和多个地面站的测控
系统构成一个广域测控系统。
三、CAN总线的基本原理
控制器局域网总线(CAN , Controller Area Network)是一种用于实时应用 的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现 场总线之一。CAN协议由彳惠国的Robert ***公司开发，用于汽车中各种不同 元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。该协议的健壮性使其用途延 伸到其他自动化和工业应用。CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提 供实时支持、传输速率高达
1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。
CAN总线是一种多主 方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率， 高抗电子干扰性，并且能够检测出 产生的任何错误。CAN总线可以应用于汽车 电控制系统、电梯控制系统、安全监测系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等 领域。
CAN总线通信接口中集成了 CANB议的物理层和数据链路层功能， 可完成对 通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等 项工作。CANB议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信 数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限 制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义 211或229 个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同 的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。 数据段长度最多为8个字节，可 满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时， 8个字 节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。 CANB议采用CRC佥验并
可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。 CAN^越的特性、极高
的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连， 因此，越来越受到 工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。
CAN总线的特点
具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点； 采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作； 具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过 CAN控制器挂到CAN-bus上，形 成多主机局部网络；
可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；
可靠的错误处理和检错机制；
发送的信息遭到破坏后，可自动重发；
节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；
报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。
CAN总线的工作原理
CAN总线使用串行数据传输方式，可以 1Mb/s的速率在40m的双绞线上 运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。CAN 与I2C总线的许多细节很类似，但也有一些明显的区别。
当CAN总线上的一个节点（站）发送数据时，它以报文形式广播给网络中所 有节点。对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收。每组 报文开头的11位字符为标识符，定义了报文的