Реферат на тему: Соntrоllеr Аrеа Nеtwоrк. Описание стандарта. Общие сведения

Введение

Полевая шина CAN (Controller Area Network) характеризуется высокими скоростью передачи данных и помехоустойчивостью, а также способностью обнаруживать любые возникающие ошибки. Не удивительно, что благодаря этому CAN сегодня широко используется в таких областях, как автомобильный и железнодорожный транспорт, промышленная автоматика, авиация, системы доступа и контроля. По данным ассоциации CiA (CAN in Automation, www.can-cia. dе), в настоящее время в эксплуатации находится около 300 млн CAN-узлов по всему миру. В Германии CAN-шина занимает первое место по популярности среди остальных полевых шин.

Общая тенденция в области автоматизации состоит в замене традиционной централизованной системы управления на распределенное управление путем размещения интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов рядом с управляемым процессом. Это вызвано ростом числа проводов связи, увеличением количества соединений, сложностью диагностики ошибок и проблемами с надежностью. Связь между узлами такой системы осуществляется с помощью полевой шины. CAN - это система связи для многоконтроллерных систем.

Протокол CAN активно используется уже более 20 лет, что очень важно для таких консервативных областей как железнодорожный транспорт или судостроение. CAN-интерфейс регламентирован международными стандартами ISO 11898 для высокоскоростных и ISO 11519-1 для низкоскоростных приложений. Низкая стоимость определяется хорошим соотношением цена/производительность, также широкой доступностью CAN-контроллеров на рынке. Надежность определяется линейной структурой шины и равноправностью ее узлов, так называемой мультимастерностью (Multi Master Bus), при которой каждый узел CAN может получить доступ к шине. Любое сообщение может быть послано одному или нескольким узлам. Все узлы одновременно считывают с шины одну и ту же информацию, и каждый из них решает, принять данное сообщение или игнорировать его. Одновременный прием очень важен для синхронизации в системах управления. Отказавшие узлы отключаются от обмена по шине.

Высокая помехоустойчивость достигается благодаря подавлению синфазных помех дифференциальным приемопередатчиком, работе встроенных механизмов обнаружения ошибок (одна необнаруженная ошибка за 1000 лет при ежедневной 8-часовой работе сети на скорости 500 Кбит/с), повтору ошибочных сообщений, отключению неисправных узлов от обмена по шине и устойчивости к электромагнитным помехам.

Гибкость достигается за счет простого подключения к шине и отключения от шины CAN-узлов, причем общее число узлов не лимитировано протоколом нижнего уровня. Адресная информация содержится в сообщении и совмещена с его приоритетом, по которому осуществляется арбитраж. В процессе работы возможно изменение приоритета передаваемого сообщения. Следует также отметить возможность программирования частоты и фазы передаваемого сигнала и арбитраж, не разрушающий структуру сообщений при конфликтах. На физическом уровне есть возможность выбора разнотипных линий передачи данных: от дешевой витой пары до оптоволоконной линии связи.

Работа в реальном времени становится возможной благодаря механизмам сетевого взаимодействия (мультимастерность, широковещание, побитовый арбитраж) в сочетании с высокой скоростью передачи данных (до 1 Мбит/с), быстрой реакцией на запрос передачи и изменяемой длиной сообщения от 0 до 8 байт.

интерфейс полевая шина стандарт

CAN (англ. Controller Area Network - сеть контроллеров) - стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи - последовательный, широковещательный, пакетный.

CAN разработан компанией Robert Bosch GmbH в середине 1980-х и в настоящее время широко распространён в промышленной автоматизации, технологиях "умного дома", автомобильной промышленности и многих других областях. Стандарт для автомобильной автоматики.

Оглавление

- Введение

- Описание стандарта

- Общие сведения

- Рецессивные и доминантные биты

- Виды кадров

- Формат кадра

- Формат кадра запроса

- Арбитраж доступа

- Контроль ошибок

- Диапазон скоростей

- Предельная длина сети

- Протоколы высокого уровня

- MCP2551 - приёмопередатчик CAN

- Основная работа MCP2551

- Режимы работы

- Обнаружение постоянного доминанта на передатчике

- Сброс при включении питания и защита от кратковременного снижения питания

- Смещения земли

- Оконечная нагрузка шины

- Стандартная оконечная нагрузка

- Разделённая оконечная нагрузка

- Смещённая разделённая оконечная нагрузка

- Схема подключения микроконтроллера к шине CAN с помощью MCP2551 Заключение

- Список литературы

Заключение

В ходе выполнения данной работы были изучены преимущества и недостатки протокола САN.

Преимущества:

Возможность работы в режиме жёсткого реального времени.

Простота реализации и минимальные затраты на использование.

Высокая устойчивость к помехам.

Арбитраж доступа к сети без потерь пропускной способности.

Надёжный контроль ошибок передачи и приёма.

Широкий диапазон скоростей работы.

Большое распространение технологии, наличие широкого ассортимента продуктов от различных поставщиков.

Недостатки:

Максимальная длина сети обратно пропорциональна скорости передачи.

Большой размер служебных данных в пакете (по отношению к полезным данным).

Список литературы

- "САN Sресifiсаtiоn", Rоbеrt Воsh, Роstfасh 300240, D-7000 Stuttgаrt.

- Наns-Сhristiаn Rеuss "Еxtеndеd Frаmе Fоrmаt. А Nеw Орtiоn оf thе САN Рrоtосоl".

- Httр://ru.

- Вальпа О. Современная среда разработки miкrоС для программирования микроконтроллеров на языке высокого уровня Си. Современная электроника. 2010. 6. с.