方便靈活的CAN總線網(wǎng)絡及應用
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CAN總線上的通信結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)
CAN采用短幀結(jié)構(gòu)傳輸，每幀有效字段為6-8個，傳輸時間短，受干擾的概率低。而且每幀信息都有CRC校驗和其他檢錯措施，保證數(shù)據(jù)出錯率極低。當節(jié)點嚴重錯誤時，具有自動關(guān)閉功能，使總線上其他節(jié)點不受影響?？梢姡珻AN是所有總線中最為可靠的。
圖3：基于 CAN 總線網(wǎng)絡的病理監(jiān)控系統(tǒng)（或遠程
CAN 總線網(wǎng)絡的病理監(jiān)控系統(tǒng))
圖4：FCS 結(jié)構(gòu)與DCS 結(jié)構(gòu)之不同
CAN總線上的通信是通過報文幀來實現(xiàn)的。幀有三種類型，即數(shù)據(jù)幀、遠程幀和錯誤幀。每一個幀內(nèi)部都具備一些字段，對發(fā)送的幀類型做出定義并提供相關(guān)信息。比如，數(shù)據(jù)幀由6個字段組成，分別是：仲裁字段、控制字段、數(shù)據(jù)宇段、CRC(循環(huán)冗余校驗)宇段、確認字段以及幀結(jié)束。在幀發(fā)送期間，仲裁字段被
網(wǎng)絡中的每個節(jié)點用來識別和／或解決沖突。仲裁字段還用來識別報文的類型及其發(fā)送目的地?？刂谱侄味x了數(shù)據(jù)幀的長度。數(shù)據(jù)幀包含數(shù)據(jù)，其字節(jié)數(shù)在控制宇段中作了規(guī)定。CRC字段用來檢測數(shù)據(jù)錯誤。最后，每次發(fā)送均需取得CAN網(wǎng)絡上所有接收節(jié)點的確認幀。
CAN網(wǎng)絡應用舉例
基于CAN總線網(wǎng)絡的光電經(jīng)緯儀通信方案
經(jīng)緯儀系統(tǒng)為何要用CAN總線網(wǎng)絡來實現(xiàn)？
先簡介經(jīng)緯儀功能：利用激光、紅外、電視、雷達等探測器獲得運動目標在其視場內(nèi)與視場中心的變化偏差，再將他通過伺服控制系統(tǒng)進行校正跟蹤，使儀器瞄準該目標并引導其他跟蹤設備或根據(jù)激光測距和儀器本身位置數(shù)據(jù)計算出運動目標的精確軌跡。
經(jīng)緯儀系統(tǒng)風險是主控制機要負擔大量的數(shù)據(jù)計算和交換任務，控制功能不能分散，導致任務風險集中于主控制機，一旦主機出現(xiàn)問題將導致整個系統(tǒng)設備癱瘓。那種傳統(tǒng)點對點的連接方式不僅使接口結(jié)構(gòu)復雜而且大量的電纜也增加了設備內(nèi)部的電磁輻射和干擾，設備的體積龐大，布線的難度高。
基于CAN總線網(wǎng)絡的光電經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)特征，其框圖如圖2所示。
CAN網(wǎng)絡應用舉例
基于CAN總線網(wǎng)絡的光電經(jīng)緯儀通信方案
經(jīng)緯儀系統(tǒng)為何要用CAN總線網(wǎng)絡來實現(xiàn)？
先簡介經(jīng)緯儀功能：利用激光、紅外、電視、雷達等探測器獲得運動目標在其視場內(nèi)與視場中心的變化偏差，再將他通過伺服控制系統(tǒng)進行校正跟蹤，使儀器瞄準該目標并引導其他跟蹤設備或根據(jù)激光測距和儀器本身位置數(shù)據(jù)計算出運動目標的精確軌跡。
經(jīng)緯儀系統(tǒng)風險是主控制機要負擔大量的數(shù)據(jù)計算和交換任務，控制功能不能分散，導致任務風險集中于主控制機，一旦主機出現(xiàn)問題將導致整個系統(tǒng)設備癱瘓。那種傳統(tǒng)點對點的連接方式不僅使接口結(jié)構(gòu)復雜而且大量的電纜也增加了設備內(nèi)部的電磁輻射和干擾，設備的體積龐大，布線的難度高。
基于CAN總線網(wǎng)絡的光電經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)特征，其框圖如圖2所示。
結(jié)構(gòu)特征：使用單一的串行總線結(jié)構(gòu)代替了多種通信方式的并行結(jié)構(gòu)。主控制機所需信息可以從CAN總線上取得，圖像處理、位置元。其它數(shù)據(jù)采集等分系統(tǒng)通過CAN總線與主控制機交換數(shù)據(jù)的同時還可以從總線上直接獲取其他分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這不僅提高了總線利用率、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性還減輕了主控制機的壓力、提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。所有的分系統(tǒng)都可以通過一對雙絞線串接在一起，節(jié)省了空間、簡化了布線。由于CAN總線本身所具有的突出特性，設備的抗干擾性、可靠性、實時性等幾項指標均能得到提高。
CAN總線在醫(yī)療器械上的應用——病理分布式監(jiān)控系統(tǒng)(或病理遠程式監(jiān)控系統(tǒng))
病理分布式(或遠程式)監(jiān)控系統(tǒng)分別由中央控制式的中央監(jiān)控單元和現(xiàn)場采集單元(或遠程采集單元)組成見圖3所示。現(xiàn)場采集單元對醫(yī)院各室診斷測量儀器(或設備)進行數(shù)據(jù)、圖像的實時采集，同時完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計、存貯；中央監(jiān)控單元可以定期或不定期地從現(xiàn)場采集單元獲取數(shù)據(jù)并完成圖像監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報表、打印及數(shù)據(jù)庫管理。中央監(jiān)控單元和現(xiàn)場采集單元之間通過CAN總線連接在一起，在這個網(wǎng)絡中，中央監(jiān)控單元處于主控位置，而現(xiàn)場采集單元可以隨時響應中央監(jiān)控單元的命令。其現(xiàn)場采集單元由單片機8C552及采集、存儲、顯示、遙控和通信模塊組成，每個現(xiàn)場采集單元可與10個測量儀器(或設備)相接。
該病理分布式監(jiān)控系統(tǒng)可拓寬為病理遠程式監(jiān)控系統(tǒng)，可以監(jiān)控一個都市內(nèi)的各大醫(yī)院或幾個城市的中心醫(yī)院。
基于CAN的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)
基于CAN總線結(jié)構(gòu)性能，可以拓寬出應用CAN的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)所具的優(yōu)越性，即大大提高了準確性與可靠性。
由于現(xiàn)場總線設備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差。同時，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化，設備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。此外，由于它的設備標準化，功能模塊化，因而還具有設計簡單，易于重構(gòu)等優(yōu)點。
為此，通過圖4所示可以對該類應用CAN的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)與集散控制系統(tǒng)(DCS)作出比較，進而說明FCS的優(yōu)點。在圖4中，可看出其FCS打破了DCS的結(jié)構(gòu)形式，這是因為：第一，F(xiàn)CS采用了智能設備，把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、輸入／輸出模塊置于現(xiàn)場設備中，實現(xiàn)了徹底的分散控制；第二，采用數(shù)字信號代替模擬信號，可以實現(xiàn)一對電線上傳輸多個信號，同時可以為多個設備供電，這樣為簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、節(jié)約硬件設備、節(jié)約連接電纜與各種安裝、維護費用創(chuàng)造了條件。
結(jié)論
CAN總線性能經(jīng)過時間考驗，確保了在需要安全保障的應用環(huán)境中能進行可預測而無錯誤的通訊。它能通過仲裁劃分報文的優(yōu)先級。其硬件和數(shù)據(jù)鏈接層的配置靈活，設計時可對許多發(fā)送細節(jié)進行更改，而更改后整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性仍然能夠得到保證。當然CAN不足之處是不能用于防爆區(qū)。
經(jīng)緯儀相關(guān)文章:經(jīng)緯儀原理
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該病理分布式監(jiān)控系統(tǒng)可拓寬為病理遠程式監(jiān)控系統(tǒng)，可以監(jiān)控一個都市內(nèi)的各大醫(yī)院或幾個城市的中心醫(yī)院。
基于CAN的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)
基于CAN總線結(jié)構(gòu)性能，可以拓寬出應用CAN的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)所具的優(yōu)越性，即大大提高了準確性與可靠性。
由于現(xiàn)場總線設備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差。同時，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化，設備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。此外，由于它的設備標準化，功能模塊化，因而還具有設計簡單，易于重構(gòu)等優(yōu)點。
為此，通過圖4所示可以對該類應用CAN的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)與集散控制系統(tǒng)(DCS)作出比較，進而說明FCS的優(yōu)點。在圖4中，可看出其FCS打破了DCS的結(jié)構(gòu)形式，這是因為：第一，F(xiàn)CS采用了智能設備，把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、輸入／輸出模塊置于現(xiàn)場設備中，實現(xiàn)了徹底的分散控制；第二，采用數(shù)字信號代替模擬信號，可以實現(xiàn)一對電線上傳輸多個信號，同時可以為多個設備供電，這樣為簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、節(jié)約硬件設備、節(jié)約連接電纜與各種安裝、維護費用創(chuàng)造了條件。
結(jié)論
CAN總線性能經(jīng)過時間考驗，確保了在需要安全保障的應用環(huán)境中能進行可預測而無錯誤的通訊。它能通過仲裁劃分報文的優(yōu)先級。其硬件和數(shù)據(jù)鏈接層的配置靈活，設計時可對許多發(fā)送細節(jié)進行更改，而更改后整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性仍然能夠得到保證。當然CAN不足之處是不能用于防爆區(qū)。
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