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基于PIC单片机的CAN总线扩展技术

发布时间:2020-07-21 17:55:09 阅读: 来源:电动泵厂家

0 引 言 CAN总线是一种串行多主站局域网总线,被广泛应用于汽车控制系统、自动控制、楼宇自动化、医学设备等各个领域。其传输距离远,最远可达10 km,传输速率高,最高可达1 Mb/s,容错性能好,可靠性能高。但是由于CAN驱动器的驱动能力有限,CAN总线能够驱动的节点数有限,一般在100个左右,同时会随着传输距离的增加,最高传输速率会下降,如果距离过长会引起信号丢失、反射等故障。在实验室条件下测得在5 Kb/s的通信速率下最远通信距离能达到10 km;在18 Kb/s的通信速率下最远通信距离只能达到2 km;而在42 b/s的通信速率下,最远通信距离只能达到1 km。测试条件:线缆采用线径为0.75 mm2的屏蔽双绞线,线缆为盘装,室内测试。在实验中,发现随着随着通信距离的增加,通信速率迅速下降,而CAN总线的驱动节点数量也次第下降。而在通信距离远,通信节点多的大空间场所,比如矿井、电力监控等系统需要CAN总线来传输数据和监控信息的场所,CAN总线不能满足要求。 如果要实现通信距离远、通信速率高、总线节点数量多CAN总线系统,实现CAN总线的扩展,就需要一个CAN网关进行桥接,把CAN总线划分为几个子网,增加CAN总线通信节点,延长CAN总线的传输距离,提高CAN总线的传输速率。在研究基于PIC单片机的CAN网关设计和扩展的CAN总线网络拓扑结构。

本文引用地址: CAN网关总体设计及总线拓扑结构1.1 CAN网关总体设计 CAN网关作为一种转发设备,连接在两个不同的CAN网络中,能够实时接收来自两个子网中的信息,根据需要筛选或者无条件地把接收到的信息转发到另外一个网络中。CAN总线层次结构分为物理层、数据链路层和应用层,工作于ISO/OSI参考模式下。CAN网关在物理层和数据链路层完成两个CAN网的连接。CAN网关结构图如图1所示。

CAN网关可以作为透明网关和源路由网关。透明网关完全按照接收到的帧格式转发,不改变帧结构,对于用户,网关相当于透明的。而源路由网关由用户提供路由信息,网关按照路由信息对消息进行过滤和有选择性的转发。

1.2 CAN总线网络拓扑结构 带有网关的CAN网络拓扑结构如图2所示。在这个网路中,PC机为主节点,而CAN节点作为从节点。在网络的顶层,由PC机和网关构成一个主网,在这个主网中PC机和CAN网关作为CAN节点,总线驱动器驱动能力可以带100个cAN节点左右。主网中的CAN网关再作为下一个子网中的主节点,而其他CAN网关或是CAN节点作为从节点,构成一个子网。这样通过CAN网关可以逐环把网络扩展下去,直到最底层的CAN节点。而在应用层上,用户可以把网关配置成透明网关或是源路由网光。透明网关不影响网络结构,CAN拓展网络形成一个多节点,远距离的网络。源路由网关对消息具有过滤性,根据用户的配置信息把CAN网络在应用层上划分为几个小网。

这样,解决了节点容量、通信距离、通信速率的问题。

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