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現(xiàn)場總線是用于過程自動化和制造自動化最底層的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互連的通信網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制系統(tǒng)的集成。它在生產(chǎn)現(xiàn)場的測量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信、完成測量控制任務(wù)；是一種開放型的網(wǎng)絡(luò)，使測控裝置隨現(xiàn)場設(shè)備分散化，被譽(yù)為自控領(lǐng)域的局域網(wǎng)。它在制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等處的自動化系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
CAN是Controller Area Net的縮寫，即控制網(wǎng)絡(luò)局部網(wǎng)，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)路。CAN是德國Bosh公司為汽車的檢測、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。由于CAN具有卓越的特性和較高的可靠性，因而非常適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備互連。CAN已經(jīng)成為一種國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO-11898），是最具前途的現(xiàn)場總線之一。
1 控制器局域網(wǎng)（CAN）
1.1 CAN總線的特點(diǎn)
�。�1）CAN總線以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無需考慮接收者地址的優(yōu)先級。
（2）CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實(shí)時要求，高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)最多可在134μs內(nèi)得到傳輸。
�。�3）CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個節(jié)點(diǎn)同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級比較低的節(jié)點(diǎn)會主動退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間。
�。�4）CAN只需通過報文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度”。
（5）CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10 km，此時速率5 kbit·s-1;通信速率最高可達(dá)1 Mbit·s-1，此時通信距離最長為40 m.
�。�6）CAN的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達(dá)110個；報文標(biāo)識符可達(dá)2 032種（CAN2.0A）；而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)（CAN2.0B）的報文標(biāo)識符幾乎不受限制。
（7）采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，具有良好的檢錯效果。
（8）CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低。
�。�9）CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線，同軸電纜或光纖，選擇靈活。
�。�10）CAN節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出的功能，這是總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。
正因?yàn)镃AN總線具有以上這些特點(diǎn)，所以能較好地滿足多點(diǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)通信平臺的要求。
1.2 CAN總線協(xié)議
CAN的協(xié)議結(jié)構(gòu)劃分為兩層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。數(shù)據(jù)鏈路層又劃分為邏輯鏈路控制子層和介質(zhì)訪問控制子層。物理層可分為物理信號層PLS、物理介質(zhì)連接PMA和介質(zhì)相關(guān)接口MDI.CAN的ISO/OSI參考分層結(jié)構(gòu)如圖1所示。
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圖1 CAN的ISO/OSI參考分層結(jié)構(gòu)
