前语
现场总线的工业进程智能主动化外表和现代总线的敞开主动化体系构成了新一代全敞开主动化操控糸统的体系结构。
现在国际上公认的现场总线有10多种,各有其特色,并在必定范围内得刭运用。 其CAN总线网络是炙手可热的技能,现在它正在工业网络、医疗设备、轨道交通讯号、楼宇操控及其它很多体系中得到运用。而本文要对CAN总线网络运用例举及其拓展的现场总线操控体系(FCS)作其阐明。
CAN总线网络
CAN选用多主作业办法，节点之间不分主从，但节点之间有优先级之分，通讯办法灵敏，可完结点对点、一点对多点及播送办法传输数据，无需调度。也就是说,它可向体系中的一切节点进行报文发送播送，即CAN体系中的每个节点均一起接纳到相同的数据。缺省情况下,CAN是依据报文而非地址的。体系选用分布式操控完结办法集成了多节点(见图1a所示分布式网络)。这种拓扑结构的长处之一是,节点的添加和去除十分简略,对软件的影响也很小。CAN网络要求每个节点均具有智能,但智能化水平可依据节点所承载的使命进行调整。因此CAN体系中运用的单片机一般较简略并且引脚数也较少。图1a进一步显现了CAN网络可完结分布式网络，从体系中添加或删去节点只需改动少数的固件。由于运用的导线较少并且选用涣散式智能，并且CAN网络还具有较高的牢靠性。这是与需用星形装备完结集中操控(见图1b所示集中式网络)的以太网差异地点。
其图1进一步显现了,在多使命网络中,集中式网络一般用于以太网体系,如果在体系中添加节点,则要求对体系MCU(多芯片单元)作很大的改变;而CAN网络可完结分布式网络,从体系中添加或删去节点只需改动少数的固件。
CAN选用的对错破坏性总线裁定技能。按优先级发送，可以大大节省总线抵触裁定时刻。而CAN总线上的通讯结构与完结技能如下述：
·CAN选用短帧结构传输，每帧有用字段为6-8个，传输时刻短，受搅扰的概率低。并且每帧信息都有CRC校验和其他检错办法，确保数据出错率极低。当节点严重过错时，具有主动封闭功用，使总线上其他节点不受影响。可见，CAN是一切总线中最为牢靠的。
·CAN总线上的通讯是经过报文帧来完结的。帧有三种类型,即数据帧、长途帧和过错帧。每一个帧内部都具有一些字段,对发送的帧类型做出界说并供给相关信息。比方,数据帧由6个字段组成,别离是：裁定字段、操控字段、数据宇段、CRC(循环冗余校验)宇段、承认字段以及帧完毕。在帧发送期间,裁定字段被网络中的每个节点用来辨认和/或处理抵触。裁定字段还用来辨认报文的类型及其发送目的地。操控字段界说了数据帧的长度。数据帧包括数据,其字节数在操控宇段中作了规则。CRC字段用来检测数据过错。最终,每次发送均需获得CAN网络上一切接纳节点的承认帧。
CAN网络运用举例
依据CAN总线网络的光电经纬仪通讯计划
经纬仪运用激光、红外、电视、雷达等探测器获得运动方针在其视场内与视场中心的改变差错，再经过伺服操控体系进行校对盯梢，使仪器瞄准该方针并引导其他盯梢设备或依据激光测距和仪器自身方位数据核算出运动方针的准确轨道。
经纬仪体系危险是主操控机要担负很多的数据核算和交流使命，操控功用不能涣散，导致使命危险集中于主操控机,一旦主机出现问题将导致整个体系设备瘫痪。那种传统点对点的衔接办法不只使接口结构杂乱并且很多的电缆也添加了设备内部的电磁辐射和搅扰，设备的体积巨大，布线的难度高。
依据CAN总线网络的光电经纬仪结构框图如图2所示。
其结构特征：运用单一的串行总线结构替代了多种通讯办法的并行结构。主操控机所需信息可以从CAN总线上获得图画处理、方位元。其它数据收集等分体系经过CAN总线与主操控机交流数据的一起还可以从总线上直接获取其他分体系的数据，这不只进步了总线运用率、数据传输的实时性还减轻了主操控机的压力、进步了体系作业的稳定性。一切的分体系都可以经过一对双绞线串接在一起，节省了空间、简化了布线。由于CAN总线自身所具有的杰出特性，设备的抗搅扰性、牢靠性、实时性等几项目标均能得到进步。
CAN总线网络在医疗机械上的运用-病理分布式监控体系(或病理长途式监控体系)
病理分布式(或长途式)监控体系别离由中心操控式的中心监控单元和现埸收集单元(或长途收集单元)组成(图3)。 现埸收集单元对医院各室确诊丈量仪器(或设备)进行数据、图画的实时收集,一起完结数据计算、存贮; 中心监控单元可以定时或不定时地从现埸收集单元获取数据并完结图画监测、数据计算、报表、打印及数据库办理。中心监控单元和现埸收集单元之间经过CAN总线衔接在一起,在这个网络中, 中心监控单元处于主控方位,而现埸收集单元可以随时呼应中心监控单元的指令。其现埸收集单元由单片机8C552及收集、存储、显现、遥控和通讯模块组成,每个现埸收集单元可与10个丈量仪器(或设备)相接。
该病理分布式监控体系可拓展为病理长途式监控体系，可以监控一个都市内的各大医 院或几个城市的中心医院。
拓展CAN运用的现场总线操控体系(FCS)
依据CAN总线结构功能与运用,可以拓展出运用CAN的现场总线操控体系(FCS)所具的优越性,即大大进步了准确性与牢靠性。
由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号比较，它从根本上进步了丈量与操控的准确度，削减了传送差错。一起，由于体系的结构简化，设备与连线削减，现场外表内部功用加强，削减了信号的往复传输，进步了体系的作业牢靠性。此外，由于它的设备标准化，功用模块化，因此还具有规划简略，易于重构等长处。
为此, 经过图4所示可以对该类运用CAN的现场总线操控体系(FCS)与集散操控体系(DCS)作出比较，从而阐明FCS的长处。在图4中，可看出其FCS打破了DCS的结构方式,这是由于：榜首，FCS选用了智能设备，把原先DCS体系中处于操控室的操控模块、输入/输出模块置于现场设备中，完结了完全的涣散操控;第二,选用数字信号替代模拟信号，可以完结一对电线上传输多个信号，一起可以为多个设备供电，这样为简化体系结构、节省硬件设备、节省衔接电缆与各种装置、维护费用发明了条件。
结语
CAN总线的功能经过时刻的检测,确保了在需求安全确保的运用环境中能进行可猜测而无过错的通讯。它能经过裁定区分报文的优先级,其硬件和数据链接层的装备灵敏，规划时可对许多发送细节进行更改,而更改后整个体系的数据一致性依然可以得到确保。当然CAN不足之处是不能用于防爆区。
