2.2 CAN通信協(xié)議
CAN支持四類信息幀類型。
?。?）數(shù)據(jù)幀 CAN協(xié)議有兩種數(shù)據(jù)幀類型標(biāo)準(zhǔn)2.0A和標(biāo)準(zhǔn)2.0B.兩者本質(zhì)的不同在于ID的長度不同。在2.0A類型中，ID的長度為l l位；在2.0B類型中ID為29位。一個(gè)信息震中包括7個(gè)主要的域：幀起始域——標(biāo)志數(shù)據(jù)幀的開始，由一個(gè)顯性位組成。
仲裁域——內(nèi)容由標(biāo)示符和遠(yuǎn)程傳輸請求位（RTR）組成，RTR用以表明此信息幀是數(shù)據(jù)幀還是不包含任何數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)地請求幀。當(dāng)2.0A的數(shù)據(jù)幀和2.0B的數(shù)據(jù)幀必須在同一條總線上傳輸時(shí)，首先判斷其優(yōu)先權(quán)，如果ID相同，則非擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先權(quán)高于擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀。
控制域——r0、r1是保留位，作為擴(kuò)展位，DLC表示一幀中數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)目。
數(shù)據(jù)域——包含0～8字節(jié)的數(shù)據(jù)。
校驗(yàn)域——檢驗(yàn)位錯(cuò)用的循環(huán)冗余校驗(yàn)域，共15位。
應(yīng)答域——包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符。正確接收到有效報(bào)文的接收站在應(yīng)答期間將總線值為顯性電平。
幀結(jié)束——由七位隱性電平組成。
?。?）遠(yuǎn)程幀
接受數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可通過發(fā)遠(yuǎn)程幀請求源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。它由6個(gè)域組成：幀起始、仲裁域、控制域、校驗(yàn)域、應(yīng)答域、幀結(jié)束。
?。?）錯(cuò)誤指示幀
由錯(cuò)誤標(biāo)志和錯(cuò)誤分界兩個(gè)域組成。接收節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)總線上的報(bào)文有誤時(shí)，將自動(dòng)發(fā)出“活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志”其他節(jié)點(diǎn)檢測到活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志后發(fā)送“錯(cuò)誤認(rèn)可標(biāo)志”。
?。?）超載幀
由超載標(biāo)志和超載分隔符組成。超載幀只能在一個(gè)幀結(jié)束后開始。當(dāng)接收方接收下一幀之前，需要過多的時(shí)間處理當(dāng)前的數(shù)據(jù)，或在幀問空隙域檢測到顯性電平時(shí)，則導(dǎo)致發(fā)送超載幀。
?。?）幀間空隙
位于數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)地幀與前面的信息幀之間，由幀間空隙和總線空閑狀態(tài)組成。幀間空隙是必要的，在此期間，CAN不進(jìn)行新的幀發(fā)送，為的是CAN控制器在下次信息傳遞前有時(shí)間進(jìn)行內(nèi)部處理操作。當(dāng)總線空閑時(shí)CAN控制器方可發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.3 錯(cuò)誤檢驗(yàn)
為了提高抗干擾能力和數(shù)據(jù)的可靠性，采取了多種錯(cuò)誤檢測手段：發(fā)送監(jiān)視、填充監(jiān)視、CRC錯(cuò)、格式錯(cuò)、應(yīng)答錯(cuò)誤等。
2.4 總線訪問
控制要做到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，數(shù)據(jù)的高速傳輸是關(guān)鍵。對于工程機(jī)械中的具體節(jié)點(diǎn)而言，不僅需要高達(dá)1Mbit/s的通信速率，更需要在幾個(gè)節(jié)點(diǎn)要競爭訪問總線時(shí)正確定位哪個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得使用權(quán)?？偩€上的各種數(shù)據(jù)的延遲要求是不一樣的，快速變化的物理量（如發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)速、路面的隨機(jī)波動(dòng)信號(hào)等）比慢時(shí)變的物理量（如溫度、壓力等信號(hào)）要求訪問總線的頻率大的多。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)需要訪問總線時(shí)，CAN控制器通過各種報(bào)文被賦予的優(yōu)先權(quán)標(biāo)示符及ID數(shù)的大小來仲裁誰先發(fā)送。
3 CAN總線技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)及支持器件
?。ㄒ唬〤AN總線技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)
1.CAN網(wǎng)絡(luò)上任何一節(jié)點(diǎn)均可作為主結(jié)點(diǎn)主動(dòng)地與其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)，大大提高系統(tǒng)的性能。
2.CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息幀可分出優(yōu)先級(jí)，且單幀字節(jié)長度短，有很好的實(shí)時(shí)性。
3.CAN的物理層及數(shù)據(jù)鏈路層采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)技術(shù)，使其在抗干擾，錯(cuò)誤監(jiān)測能力等方面的性能均超過其他總線。
4.CAN的通信速率相當(dāng)高。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線的長度不超過40米時(shí)，其通信速率可達(dá)1Mbit/s.
5.CAN總線每幀數(shù)據(jù)都含有CRC校驗(yàn)及其他校驗(yàn)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率低。
6.CAN總線節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤的情況下，可自動(dòng)切斷與總線的通信聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。
?。ǘ〤AN總線技術(shù)的支持器件CAN總線自問世以來，由于具有眾多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用，而且受到眾多的半導(dǎo)體廠商的支持。目前生產(chǎn)支持CAN協(xié)議器件的公司有INTEL、MOTOROLA、PHILIPS、SIEMENS、NEC、HONEYWELL等百余家國際著名公司。其應(yīng)用器件琳瑯滿目、層出不窮，已經(jīng)形成產(chǎn)品系列。
目前市場上比較常見的有INTEL的CCU3010E、；MISUBISHI的37630；MOTOROLA的MC68HC05XX/MC68376；SIMENS的C505C、C167CR；NEC的78K/0；PHILIPS的80592/98、XA-C3；TEXAS INSTRUMENTS的TMS370E08D55等控制器件及外圍傳感器及執(zhí)行器件。
三 CAN在工程機(jī)械中的應(yīng)用
CAN由于具有良好的運(yùn)行特性、極高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，不但特別適合現(xiàn)代工程機(jī)械及汽車各電子單元之間的互連通訊，而且日益受到其他業(yè)界的歡迎，并被公認(rèn)為最有發(fā)展前途的現(xiàn)場總線之一。
在眾多半導(dǎo)體廠商的支持下，國際上一些著名的工程機(jī)械大公司如CAT、VOLVO、利勃海爾等都在自己的產(chǎn)品上廣泛采用CAN總線技術(shù)來提高產(chǎn)品的技術(shù)檔次及可靠性。下面就CAN總線在半主動(dòng)油氣懸架加以說明。
在工程機(jī)械半主動(dòng)變阻尼油氣懸架控制中，利用CAN網(wǎng)絡(luò)作為懸架之間交換信息的通道，變集中控制為分布式控制，大大地簡化了線束及器件的布置，提高了可靠性。
4個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先權(quán)按降序排列依次為：右前輪——左前輪——右后輪——左后輪。數(shù)據(jù)幀包含三字節(jié)數(shù)據(jù)，其中兩個(gè)字節(jié)為非懸架質(zhì)量加速度，一個(gè)字節(jié)為可調(diào)阻尼器的相對開度值。通訊速率為300 kbit/s.實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行良好，懸架的減震達(dá)到預(yù)期要求，而且在諸如啟動(dòng)、急剎車、急轉(zhuǎn)彎等特殊工況下，通過網(wǎng)絡(luò)的合理調(diào)度，提高了車輛的抗俯仰、側(cè)傾的能力，改善了操縱的穩(wěn)定性。
四 結(jié)束語
隨著電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制芯片性能逐步提高，體積逐步減小，價(jià)格進(jìn)一步降低，為工程機(jī)械局域網(wǎng)技術(shù)的普及推廣創(chuàng)造了良好的條件。智能芯片價(jià)格的下降使得工程機(jī)械局域網(wǎng)的成本相差無幾，性能成為影響網(wǎng)絡(luò)選擇的主要因素。CAN以其優(yōu)異的品質(zhì)具有明顯的優(yōu)勢，越發(fā)受到業(yè)界的歡迎。CAN總線在工程機(jī)械上的廣泛應(yīng)用將使工程機(jī)械的控制性能、動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性、安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性都上升到一個(gè)新的高度，給工程機(jī)械技術(shù)的發(fā)展注入新的活力。
