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控制器局域網(wǎng)(CAN)技術在工程機械中的應用
一 前言隨著計算機技術、通訊技術、集成電路技術的飛速發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場總線技術為代表現(xiàn)場控制儀表、設備大量應用，使得傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制技術及現(xiàn)場控制設備發(fā)生了巨大的變化。繁瑣的現(xiàn)場連線被單一、簡潔的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡所替代，系統(tǒng)設計靈活、設備維護簡單，信號傳輸質(zhì)量也大幅提高。
電子技術的飛速發(fā)展及在工程機械上的廣泛應用，使得工程機械的智能化程度越來越高，特別是在控制器技術被引入工程機械控制領域后，給工程機械的發(fā)展帶來了劃時代的變化，工程機械的操作便利性、安全性、燃油經(jīng)濟性都得到了大幅提高。
然而，電子設備的大量使用，必然導致車身布線越來越長愈來愈復雜，運行可靠性降低、故障維修難度增大，特別是電子控制單元的大量引入，為了提高信號的利用率，要求人批的數(shù)據(jù)信息能在不同的控制單元中共享，大量的控制信號也需要實時交換，傳統(tǒng)線束已遠遠不能滿足這種需求。在這種情況下，將串行通訊總線系統(tǒng)引入可以有效解決上述問題。基于上述原因，博世公司開發(fā)了控制器局域網(wǎng)（CAN），并獲得了國際標準化組織的認可及許多半導體器件制造商、網(wǎng)絡系統(tǒng)開發(fā)商的支持�，F(xiàn)在它已經(jīng)被廣泛地應用于汽車、工程機械和工業(yè)現(xiàn)場控制，實踐證明CAN網(wǎng)絡是一種性能優(yōu)異的現(xiàn)場網(wǎng)絡。
CAN總線技術的引入徹底改變了工程機械控制領域的面貌，分布式控制系統(tǒng)完全取代了集中式控制系統(tǒng)，在眾多具有CAN功能的控制器、傳感器和執(zhí)行器的支持下，繁瑣的現(xiàn)場連線被單一、簡潔的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡所替代，系統(tǒng)設計更加靈活、信號傳輸質(zhì)量也大幅提高。
眾多的國際知名公司早在80年代初就積極致力于工程機械及汽車局域網(wǎng)的應用及研究。進入90年代，這些曰趨成熟的技術在國外已廣泛地應用于工程機械領域。為縮短與國際先進水平的差距，研究和開發(fā)自己的工程機械局域網(wǎng)系統(tǒng)勢在必行。
二 CAN的技術特征
1 CAN的物理特性
1.1拓撲結構 CAN在物理結構上屬于總線式通信網(wǎng)絡。
1.2機械參數(shù)及傳輸介質(zhì) 模塊通過一個9針的D型插頭連接到CAN總線上。總線采用屏蔽的或非屏蔽的雙絞線，用光纖更佳。
1.3電氣參數(shù)及信號表示 總線上的數(shù)據(jù)采用不歸零編碼方式（NRZ），可具有兩種互補的邏輯值之一：顯性及隱性。CAN總線中各節(jié)點使用相同的位速率。它的每位時間由同步段、傳播段、相位緩沖段1及相位緩沖段2組成。發(fā)送器在同步段前改變輸出的位數(shù)值，接受器在兩個相位緩沖段間采樣輸入位值，而兩個相位緩沖段長度可自由調(diào)節(jié)，以保證采樣的可靠性。另外，CAN總線采用時鐘同步技術來保證通訊的同步。
2 CAN協(xié)議
CAN總線以報文為單位進行信息交換，報文中含有標示符（ID），它既描述了數(shù)據(jù)的含義又表明了報文的優(yōu)先權。CAN總線上的各個協(xié)點都可主動發(fā)送數(shù)據(jù)。當同時有兩個或兩個以上的節(jié)點發(fā)送報文時，CAN控制器采用ID進行仲裁。ID控制節(jié)點對總線的訪問。發(fā)送具有最高優(yōu)先權報文的節(jié)點獲得總線的使用權，其他節(jié)點自動停止發(fā)送，總線空閑后，這些節(jié)點將自動重發(fā)報文。
2.1 CAN協(xié)議 分層結構CAN總線規(guī)范規(guī)定了任意兩個節(jié)點之間的兼容性。包括電氣特件利數(shù)據(jù)解釋協(xié)議。
CAN協(xié)議可分為：目標層、傳送層、物理層。其中目標層和傳送層包括了ISO/OSI定義的數(shù)據(jù)鏈路的所有功能。目標層的功能包括：確認要發(fā)送的信息；位應用層提供接口。傳送層功能包括：數(shù)據(jù)幀組織：總線仲裁：檢錯、錯誤報告、錯誤處理。
2.2 CAN通信協(xié)議 CAN支持四類信息幀類型。
（1）數(shù)據(jù)幀&n
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