CAN总线的浅析CANopen协议
作者：IC 文章来源：本站原创点击数：288 更新时间：2005-5-23
通过采用高层协议将CAN的应用推向深化,和其他的现场总线相比，CAN只定义了物理层和数据链路层的规范（遵循OSI标准），这种设计和CAN规范定义时的历史条件有关，也可以使CAN能够更广泛地适应不同的应用条件，但必然给用户应用带来一些不便。用户在应用CAN协议时，必须自行定义高层协议。
如何将CAN协议的应用推向更深的层次，同时满足产品的兼容和互操作性？国际上通行的办法是发展基于CAN的高层应用协议，只用在应用层上，不同公司的产品才可能实现互操作，好的应用层协议更可以为用户带来系统性能的飞跃。
在CAN总线协议飞速发展的20年中，很多领域都制定了CAN在该领域应用时所采用的高层协议规范。其中，比较著名的有美国汽车工程师协会(SAE)制定的车内通信规范J1939等。这些协议和规范对CAN的推广起了很大的作用，但总体来说，协议的模块化特性都不太好，一般只能应用于特定的领域。为了能够把CAN推广到更多的领域，欧洲一些公司推出了CAL(应用层CAN)协议，尽管CAL在理论上正确，并在工业上可以投入应用，但每个用户都必须设计一个新的子协议，因为CAL 是一个真正的应用层协议。CAL 可以被看作一个应用CAN 方案的必要理论步骤，但在这一领域它不会被推广。从1993 年起，由Bosch公司领导的一个欧洲机构研究出一个协议原型，由此发展成为CANopen规范。
CANopen是一个基于CAL的子协议，采用面向对象的思想设计，具有很好的模块化特性和很高的适应性，通过扩展可以适用于大量的应用领域。在CANopen规范基本完成之后，Bosch将其移交给CIA组织，由其进行维护与发展。在1995年，CIA发表了完整版的CANopen通信子协议；仅仅用了5年的时间，它已成为全欧洲最重要的嵌入式网络标准。
CANopen
不仅定义了应用层和通信子协议，而且为可编程系统、不同器件、接口、应用子协议定义了大量的行规，遵循这些行规开发出的CANopen设备将能够实现不同公司产品间的互操作。另外，CANopen 协议是免许可证的，任何组织和个人都可以开发支持CANopen协议的设备而不用支付版税，这也是CANopen得到迅猛发展的重要原因之一。CANopen目前已在汽车工业控制系统，公共交通运输系统，医疗设备，海运电子设备和建筑自动化系统中取得了广泛的应用，是将CAN应用推向深化的理想选择。
采用CANopen协议
实现通信
CANopen协议中包含了标准的应用层规范和通信规范，其通信模型如图1所示。在CANopen的应用层，设备间通过相互交换通信对象进行通信。良好的分层和面向对象的设计思想将带给用户一个清晰的通信模型。
CANopen设备模型
一个CANopen设备模块可以被分为3部分，如图2所示。
通信接口和协议软件提供在总线上收发通信对象的服务。不同CANopen设备间的通信都是通过交换通信对象完成的。这一部分直接面向CAN控制器进行操作。
对象字典描述了设备使用的所有的数据类型，通信对象和应用对象。是一个CANopen设备的核心部分。对象字典位于通信程序和应用程序之间，向应用程序提供接口，应用程序对对象字典进行操作就可以实现CANopen通信。理解对象字典的概念是理解CANopen模型的关键。
应用程序由用户编写，包括功能部分和通信部分。通信部分通过对对象字典进行操作实现CANopen通信，而功能部分由用户根据应用要求实现。
CANopen网络的通信和管理都是通过不同的通信对象来完成的，为了能够实现通信，网络管理，紧急情况处理等功能，CANopen规范定义了四类标准的通信对象：
·进程数据对象(PDO)
第一类通信对象为进程数据对象。PDO被映射到单一的CAN帧中，使用所有的8个字节的数据域来传输应用对象。每个PDO有一个独立的标识符并且可能只被一个节点发送，但它可以被多于一个节点接收，这种模式被称之为生产者/消费者通信模式。PDO可以通过多种模式传送，内部事件，外部时钟，远程帧请求以及从特定节点接收到同步报文都可以启动PDO发送。
·服务数据对象(SDO)
第二类通信对象为服务数据对象，该对象可以传输大于8个字节的配置信息。也就是说，SDO传送协议允许传送任意长度的对象。接收者将确认收到的每个段信息，发送和接收者间将建立点对点的通信，称之为客户机/服务器模式。未来，CANopen将允许快速传输SDO，不必对传送的每个段都进行确认，只要在整个对象传送完毕后进行确认即可。
·网络管理对象(NMT)
第三类通信对象是网络管理对象，包括节点警戒对象以及NMT对象。节点警戒对象是由NMT主节点远程请求发送的带有1字节数据的CAN帧，一个字节的数据中包含1个触发位以及7个用于表示节点状态的数据位。NMT主节点将周期性地发送节点警戒对象。发送周期(警戒时间)的长度在对象字典中规定并且可以通过SDO进行配置。另外，系统还定义了生命警戒时间，NMT主节点要在生命警戒时间过后向NMT从节点发送远程请求。这种机制保证了即使NMT主节点不在了，系统中的其他节点也可以通过用户定义的方式进行回应。
·特殊功能对象
CANopen还为同步，紧急状态表示以及时间标记传送定义了三个特定的对象。同步对象由同步制造者向网络进行周期性广播，该对象将提供基本的网络时钟。当设备发生严重的内部错误时，相关的一个紧急状态客户机将发送一个紧急状态对象。时间标记对象将为应用设备提供公共的时间帧参考。
要理解CANopen规范，核心是要理解CANopen的设备模型和各类型的通信对象。掌握了这两者后，通过利用各类标准的设备描述就可以开发出符合国际标准的CANopen设备了。
展望
最近一段时期，国内开发、应用CAN系统的人员正在逐渐增多，对CAN协议的研究也在不断加深。在很多领域，如研制电动汽车和混合动力汽车的863重大课题，已经将CAN作为标准的车内通信协议确定下来。电力，航天等部门也在CAN方面取得了不小的应用成绩。
在CAN应用蓬勃发展的时候，我们也应当清醒地看到，尽管CAN协议在欧美已经发展了20年，应用层协议的发展也差不多有10年时间，但目前国内大多数的应用系统仍然基于CAN2.0B规范开发，还不能在应用层的水平上进一步深入，这不能不说是很遗憾的事情。另外，国内研究、开发CAN协议，尤其是CAN高层协议的组织和人员还太少，这对CAN在中国的推广是十分不利的，笔者诚切希望更多的有识之士能够加入这一行列。■
参考文献
1 ‘CiA Draft Standard 301 (Version 4.02).’
2 Prof. Dr.-Ing. K. Etschberger, ‘CA N-based Higher Layer Protocols and
Profiles.’
CAN总线多点温度采集节点硬件设计 【摘要】随着科学技术的发展，温度监控系统的应用越来越广泛，本文阐述了一种基于CAN总线的多点温度采集系统，可以实现温度实时监测，该系统能应用于工农业生产的诸多场合。系统以AT89C52单片机为微处理器，外接数字式温度传感器DS18B20获得现场环境的温度信号。通过CAN总线控制器SJA1000和CAN总线驱动器PCA82C250将数据发送到CAN总线上，从而实现对温度的采集。 【关键词】CAN总线；节点；温度采集 0 概述 现场总线是安装在生产制造过程中的装置与控制室内的控制装置之间的一种数字式、串行、多点通信的数据线。应用现场总线技术不仅可以降低系统的布线成本，还具有设计简单、调试方便等优点。同时，由于现场总线本身还提供了灵活且功能强大的协议，这就使得用户对系统配置，设备选型具有强大的自主权，可以任意的将多种功能模块组合起来扩充系统的功能。在众多的现场工业总线中。随着温度控制技术在各个领域得到广泛地推广和应用，相关行业对温度控制技术的要求与日俱增。目前市场上也有一些温度控制系统，但是这些系统在传送数据时实时性能实现的不是很好，而CAN总线的实时性强、成本低，而且还具备可靠性高、抗干扰强等特点。综合多方面因素考虑，我们能够利用CAN总线的特点和优势设计温度控制系统。 1 设计方案 1.1 系统功能要求 系统能够接受数字式温度传感器DS18B20的温度信号，将温度信号传给单片机，完成单片机最小系统设计，并把此系统作为CAN的节点，节点的硬件包括AT89C52单片机、CAN总线驱动器PCA82C250、CAN总线控制器SJA1000、单片机的时钟和复位电路。主要研究基于AT89C52单片机与DS18B20数字温度传感器的多点温度测量系统。完成数字式温度传感器与CAN总线节点的接口设计及电路设计，实现具有数字式串行温度采集功能的CAN总线节点的硬件设计。应用CAN总线控制器SJA1000及其总线收发器的工作原理，完成数字式温度传感器与CAN总线节点的接口设计。 1.2 硬件功能模块 该系统主要由现场数据采集模块和总线发送模块构成。现场数据的采集是以AT89C52单片机为核心控制单元，外接数字传感器DS18B20，从而获得现场环境的温度信号。通过CAN总线控制器SJA1000和CAN总线驱动器PCA82C250将数据发送到CAN总线上。CAN节点由微处理器、CAN控制器SJA1000、CAN
根据DS301的内容进行介绍 1、CAN总线 CAN标准报文
2、CANopen应用层协议 CANopen 协议不针对某种特别的应用对象，具有较高的配置灵活性，高数据传输能力，较低的实现复杂度。同时，CANopen 完全基于CAN 标准报文格式，而无需扩展报文的支持，最多支持127个节点，并且协议开源。 一个标准的CANopen 节点（下图），在数据链路层之上，添加了应用层。该应用层一般由软件实现，和控制算法共同运行在实时处理单元内。 一个标准的CANopen 节点 CANopen 应用层协议细化了CAN 总线协议中关于标识符的定义。定义标准报文的11 比特标识符中高4 比特为功能码，后7 比特为节点号，重命名为通讯对象标识符（COB-ID）。功能码将所有的报文分为7个优先级，按照优先级从高至低依次为： 网络命令报文（NMT） 同步报文（SYNC） 紧急报文（EMERGENCY） 时间戳（TIME）
过程数据对象（PDO） 服务数据对象（SDO） 节点状态报文（NMT Err Control） 7 位的节点号则表明CANopen 网络最多可支持127个节点共存（0 号节点为主站）。 下表给出了各报文的COB-ID 范围。 NMT 命令为最高优先级报文，由CANopen 主站发出，用以更改从节点的运行状态。 SYNC 报文定期由CANopen 主站发出，所有的同步PDO 根据SYNC报文发送。 EMERGENCY报文由出现紧急状态的从节点发出，任何具备紧急事件监控与
处理能力的节点会接收并处理紧急报文。
TIME 报文由CANopen 主站发出，用于同步所有从站的内部时钟。 PDO 分为4 对发送和接收PDO，每一个节点默认拥有4对发送PDO 和接收PDO，用于过程数据的传递。 SDO 分为发送SDO 和接收SDO，用于读写对象字典。 MT Error Control报文由从节点发出，用以监测从节点的运行状态。 状态机 CANopen 的每一个节点都维护了一个状态机。该状态机的状态决定了该节点当前支持的通讯方式以及节点行为。 初始化时，节点将自动设置自身参数和CANopen 对象字典，发出节点启动报文，并不接收任何网络报文。 初始化完成后，自动进入预运行状态。在该状态，节点等待主站的网络命令，接收主站的配置请求，因此可以接收和发送除了PDO 以外的所有报文。 运行状态为节点的正常工作状态，接收并发送所有通讯报文。 停止状态为一种临时状态，只能接收主站的网络命令，以恢复运行或者重新启动。
CAN总线协议解析 李玉丽 （吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院，吉林长春，130021 ） 摘要：现场总线的发展与应用引起了传统控制系统结构的改变。控制局域网（C AN）总线因其自身的特点被广泛应用于 自动控制领域。本文对C AN总线协议作了详尽解析。 关键词：C AN总线；隐性位；显性位；节点 中图分类号：T U 85 文献标识码：A CAN（Cont roll e r A rea N et work）是分布式实时控 制系统的串行通信局域网，称谓CAN总线。在数据 实时传输中，设计独特、低成本，具有高可靠性，得到 广泛应用。 本文着重解析C AN 技术规范2.0B 版的CAN 的分层结构规范和CAN 报文结构规范。重点在于 充分理解CAN总线协议精髓，有助于CAN总线的 局网设计、软件编程、局网维护。 一、C AN的分层结构 CAN 遵从O SI ( Ope n Syste m I nte rc onnec ti on Re fe re nce Mode l ) 模型，其分层结构由高到低如图1 所示。 图1 C AN的分层结构 对应OSI 模型为两层，实际为三层，即LLC、 MA C、PL S。由此而知，对应于CAN总线系统每个 节点都是三层结构。数据发送节点数据流为LLC→ MA C→P LS ，然后将数据发送到总线上；而对于挂在 总线上的所有节点（包括发送节点）的接收的数据流 为PL S→MA C→LLC。 这种分层结构的规范保证了CAN 总线的多主 方式工作模式，即不分主从，非破坏性的仲裁工作模 式。而LLC 层的报文滤波功能可实现点到点、一点 对多点、全局广播、多点对一点，多点对多点等数据 传递方式。 各分层主要功能如下： LLC 层：接收滤波、超载通知、恢复管理； MAC 层：控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出 错标定、故障界定。该层是CAN的核心； PL S 层：位编码/ 解码、位定时。 二、CAN总线的报文规范 CAN报文的传送有4 种不同类型的帧结构，数 据帧、远程帧、出错帧、超载帧。CA B2.0B 有4 种帧 格式。 （一）数据帧
基于组态的CAN总线温度控制系统设计 2
基于组态的CAN总线温度控制系统设计 院系：电气信息工程学院 专业：自动化11-01 姓名：黄俊龙 学号：541101010115
目录 1概述 0 1.1 .............................. 温度控制的发展状况 1.2 .............................. 温度控制完成的功能 2 2方案设计 (3) 2.1 ............................... i CAN-6202模块简介 3 2.2 .......................................... 热电偶 5 2.3 .................................. iCAN-2404模块 8 2.4 ...................................... CAN接口卡 11 3CAN总线技术基础与温度控制系统的基本原理 (13) 4基于MCGS的HMI设计 (17) 4.1 ........................................ 人机界面 17 4.2 .................... 人机界面产品的组成及工作原理 17 4.3 .............................. 人机界面产品的特点
18 5人机界面设计 (19) 6心得体会 (21) 7参考文献 (22)
基于组态的CAN总线温度控制系统设计 1概述 温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于加热的电烤箱，用于融化金属的坩埚电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制步进具有控制方便、简单、灵活性大的特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。 本温度设计以CAN总线为基础，采用iCAN模块采集和控制信号。iCAN模块集成了转换电路、单片机、CAN控制器、CAN接发器等，其中转换电路包括I/V(V/I)电路，ADC(DAC)。CAN模块的采用，大大地使接线简单化。 1.1温度控制的发展状况 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。 温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学
CAN总线协议的物理层和报文类型 CAN 总线的物理层是将ECU 连接至总线的驱动电路。ECU 的总数将受限 于总线上义了物理数据在总线上了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主 要是连接介质、线路电气特性、数据的编码／解码、位定时和同步的实施标准。BOSCH CAN 基本上没有对物理层进行定义，但基于CAN 的ISO 标准对物理 层进行了定义。设计一个CAN 系统时，物理层具有很大的选择余地，但必须 保证CAN 总线协议中媒体访问层非破坏性位仲裁的要求，即出现总线竞争时， 具有较高优先权的报文获取总线竞争的原则，所以要求物理层必须支持CAN 总线中隐性位和显性位的状态特征。在没有发送显性位时，总线处于隐性状态，空闲时，总线处于隐性状态；当有一个或多个节点发送显性位，显性位覆盖隐 性位，使总线处于显性状态。在此基础上，物理层主要取决于传输速度的要求。 在CAN 中，物理层从结构上可分为三层：分别是物理层信令(Physical Layer Signaling，PLS)、物理介质附件(Physical MediaAttachment，PMA)层和介质从属接口(Media Dependent：Inter-face，MDI)层。其中PLS 连同数据链路层功能由CAN 控制器完成，PMA 层功能由CAN 收发器完成，MDI 层定义了电 缆和连接器的特性。目前也有支持CAN 的微处理器内部集成了CAN 控制器和 收发器电路，如MC68HC908GZl6。PMA 和MDI 两层有很多不同的国际或国 家或行业标准，也可自行定义，比较流行的是ISOll898 定义的高速CAN 发送 ／接收器标准。理论上，CAN 总线上的节点数几乎不受限制，可达到2000 个，实际上受电气特性的限制，最多只能接100 多个节点。CAN 的数据链路层 是其核心内容，其中逻辑链路控制(Logical Link control，LLC)完成过滤、过载 通知和管理恢复等功能，媒体访问控制(Medium Aeeess control，MAC)子层完成数据打包／解包、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误信令、应答、串
基于CAN总线的温度控制系统 前言 CAN (Controller Area Network) 总线又称控制器局域网是Bosch 公司, 在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网由于其卓越的性能极高的可靠性独特灵活的设计和低廉的价格现,已广泛应用于工业现场控制智能大厦小区安防交通工具医疗仪器环境监控等众多领域CAN, 已被公认为几种最有前途的现场总线之一CAN。总线规范已被ISO 国际标准组织制订为国际标准，CAN 协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层。用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议，但由于CAN 总线极高的可靠性从而使应用层通信协议得以大大简化。CAN总线的物理层是将ECU连接至总线的驱动电路。ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码／解码、位定时和同步的实施标准。 控制器局域网CAN是目前为止被批准为国际标准的少数现场总线之一。CAN 网络可以采用多主方式工作。它采用非破坏性的总线仲裁技术,其控制和信号传输采用短帧结构,因而具有低耦合性和较强的抗干扰能力。它的传输介质可以是双绞线、同轴光纤或电缆,选择十分灵活;每帧信息都有CRC校验及其它检错措施,因此数据出错率极低,可靠性较高;当其传输的信息出错严重时,节点可以自动断开与总线的联系,以使其总线上其它的操作不受影响。 虽然目前USB、PCI等总线技术得到了快速发展,但是在大量应用的测试微机及工控机中,用的最多的还是ISA总线。ISA总线具有16位数据宽度,其最高工作频率为8MHz,数据传输速率可达到16MB／s,地址总线有24条,可寻址16MB 的地址单元,其总线信号分为5类,分别为数据线、控制线、地址线、电源线和时 钟线。 控制器局域网CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。是德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业
CAN总线的浅析CANopen协议 作者：IC 文章来源：本站原创点击数：288 更新时间：2005-5-23 通过采用高层协议将CAN的应用推向深化,和其他的现场总线相比，CAN只定义了物理层和数据链路层的规范（遵循OSI标准），这种设计和CAN规范定义时的历史条件有关，也可以使CAN能够更广泛地适应不同的应用条件，但必然给用户应用带来一些不便。用户在应用CAN协议时，必须自行定义高层协议。 如何将CAN协议的应用推向更深的层次，同时满足产品的兼容和互操作性？国际上通行的办法是发展基于CAN的高层应用协议，只用在应用层上，不同公司的产品才可能实现互操作，好的应用层协议更可以为用户带来系统性能的飞跃。 在CAN总线协议飞速发展的20年中，很多领域都制定了CAN在该领域应用时所采用的高层协议规范。其中，比较著名的有美国汽车工程师协会(SAE)制定的车内通信规范J1939等。这些协议和规范对CAN的推广起了很大的作用，但总体来说，协议的模块化特性都不太好，一般只能应用于特定的领域。为了能够把CAN推广到更多的领域，欧洲一些公司推出了CAL(应用层CAN)协议，尽管CAL在理论上正确，并在工业上可以投入应用，但每个用户都必须设计一个新的子协议，因为CAL 是一个真正的应用层协议。CAL 可以被看作一个应用CAN 方案的必要理论步骤，但在这一领域它不会被推广。从1993 年起，由Bosch公司领导的一个欧洲机构研究出一个协议原型，由此发展成为CANopen规范。 CANopen是一个基于CAL的子协议，采用面向对象的思想设计，具有很好的模块化特性和很高的适应性，通过扩展可以适用于大量的应用领域。在CANopen规范基本完成之后，Bosch将其移交给CIA组织，由其进行维护与发展。在1995年，CIA发表了完整版的CANopen通信子协议；仅仅用了5年的时间，它已成为全欧洲最重要的嵌入式网络标准。 CANopen 不仅定义了应用层和通信子协议，而且为可编程系统、不同器件、接口、应用子协议定义了大量的行规，遵循这些行规开发出的CANopen设备将能够实现不同公司产品间的互操作。另外，CANopen 协议是免许可证的，任何组织和个人都可以开发支持CANopen协议的设备而不用支付版税，这也是CANopen得到迅猛发展的重要原因之一。CANopen目前已在汽车工业控制系统，公共交通运输系统，医疗设备，海运电子设备和建筑自动化系统中取得了广泛的应用，是将CAN应用推向深化的理想选择。 采用CANopen协议 实现通信 CANopen协议中包含了标准的应用层规范和通信规范，其通信模型如图1所示。在CANopen的应用层，设备间通过相互交换通信对象进行通信。良好的分层和面向对象的设计思想将带给用户一个清晰的通信模型。 CANopen设备模型 一个CANopen设备模块可以被分为3部分，如图2所示。 通信接口和协议软件提供在总线上收发通信对象的服务。不同CANopen设备间的通信都是通过交换通信对象完成的。这一部分直接面向CAN控制器进行操作。 对象字典描述了设备使用的所有的数据类型，通信对象和应用对象。是一个CANopen设备的核心部分。对象字典位于通信程序和应用程序之间，向应用程序提供接口，应用程序对对象字典进行操作就可以实现CANopen通信。理解对象字典的概念是理解CANopen模型的关键。 应用程序由用户编写，包括功能部分和通信部分。通信部分通过对对象字典进行操作实现CANopen通信，而功能部分由用户根据应用要求实现。 CANopen网络的通信和管理都是通过不同的通信对象来完成的，为了能够实现通信，网络管理，紧急情况处理等功能，CANopen规范定义了四类标准的通信对象：
CAN总线及CAN通讯协议 CAN，全称为Controller Area Network，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN 被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU 之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发 动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN 控 制装置。一个由CAN 总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用Philips P82C250 作为CAN 收发器时，同一网络中允许挂接110 个节点。CAN 可提供高达1Mbit/s 的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错 误检定特性也增强了CAN 的抗电磁干扰能力。CAN 通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式。CAN 层的定义与开放系统互连模型（OSI）一致。每一 层与另一设备上相同的那一层通讯。实际的通讯发生在每一设备上相邻的两层，而设备只通过模型物理层的物理介质互连。CAN 的规范定义了模型的最下面两层：数据链路层和物理层。下表中展示了OSI 开放式互连模型的各层。应用层 协议可以由CAN 用户定义成适合特别工业领域的任何方案。已在工业控制和 制造业领域得到广泛应用的标准是DeviceNet，这是为PLC 和智能传感器设计的。在汽车工业，许多制造商都应用他们自己的标准。CAN 通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式。CAN 层的定义与开放系统互连模型（OSI）一致。每一层与另一设备上相同的那一层通讯。实际的通讯发生在每一设备上相邻的 两层，而设备只通过模型物理层的物理介质互连。CAN 的规范定义了模型的最下面两层：数据链路层和物理层。下表中展示了OSI 开放式互连模型的各层。 应用层协议可以由CAN 用户定义成适合特别工业领域的任何方案。已在工业 控制和制造业领域得到广泛应用的标准是DeviceNet，这是为PLC 和智能传感
摘要 控制器局部网(CAN—C0NTROLLER AREA NET的RK)是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。其总线规范已成为国际标准，被公认为几种最有前途的总线之一。本文综述了CAN总线产生和发过程，概括了CAN总线优于其它现场总线的特点，结合生产中温度监控的实际需求，提出了将CAN总线应用于生产实践的设想。给出了基于CAN总线的温度监控系统的设计方案，设计了一种基于CAN总线的智能楼宇温度测控系统。以STC89C52RD单片机为核心，利用CAN总线技术和数字温度传感器DS18B20，组建了智能楼宇温度测控系统的节点及网络架构，给出了系统总体结构和关键的软件流程。测试结果表明，房间温度控制能满足设计要求，具有结构简洁、节能、实时性好及可靠性高等优点。 关键词：现场总线，温度传感器，节点，网络架构 I
A CAN network based temperature monitoring system ABSTRACT Controller area network (CAN-C0NTROLLER AREA NET's RK) is a BOSCH company is the leading modern automotive applications, launched a multi-host the local network, because of its superior performance has been widely used in industrial automation, variety of control equipment, transport, medical equipment and construction, environmental control and many other sectors. The bus specification has become the international standard, recognized as some of the most promising of the bus. This paper reviews the production and development process of CAN bus, CAN bus, summarizes the characteristics superior to other field bus, temperature monitoring with the production of the actual demand, put forward a CAN bus used in the production practice of the idea. CAN bus is presented based on temperature monitoring system design, design of a CAN bus based temperature measurement and control system of intelligent buildings. The STC89C52RD microcontroller as the core, the use of CAN bus technology and the digital temperature sensor DS18B20, set up a temperature measurement and control system intelligent building node and network architecture, gives the overall system architecture and key software processes. The results show that the room temperature control to meet the design requirements, with a simple structure, energy, real good, and reliability. Keywords: field bus, temperature sensors, nodes, network architecture II
汽车can总线协议 篇一：史上最全can总线协议规则 一、CAN总线简介 CAN是控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH 公司开发了的，并最终成为国际标准（ISO11898）。是国际上应用最广泛的现场总线之一。在建立之初，CAN总线就定位于汽车内部的现场总线，具有传输速度快、可靠性高、灵活性强等优点。上世纪90年代CAN总线开始在汽车电子行业内逐步推广，目前已成为汽车电子行业首选的通信协议，并且在医疗设备、工业生产、楼宇设施、交通运输等领域中取得了广泛的应用。 二、CAN总线技术及其规范 2.1性能特点 (1) 数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他（一个或多个）节点发起数据通信，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息； (2) CAN网络上的节点信息分成不停的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级节点信息最快可在134μs内得到传输;
(3) 采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动退出发送，而高优先级的节点可不受影响的继续发送数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪的情况; (3) 通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M）； (4) 通信的硬件接口简单，通信线少，传输介质可以是双绞线，同轴电缆或光缆。CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量，实时性要求比较高，多主多从或者各个节点平等的现场中使用。 (5) 采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，每帧信息都有CRC校验及其他检验措施，数据出错率极低； (6) 节点在严重错误的情况下具有自动关闭输出的功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。 (7) CAN总线使用两根信号线上的差分电压传递信号，显性电平可以覆盖隐形电平。 2.2技术规范 2.2.1CAN的分层结构 图1 CAN的分层结构 逻辑链路控制子层（LLC）的功能：为数据传送和远程数据请求提供服务，确认由LLC子层接收的报文实际上已被
基于CAN总线的温度监测系统 摘要 控制器局部网(CAN—C0NTROLLER AREA NET的RK)是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。其总线规范已成为国际标准，被公认为几种最有前途的总线之一。本文综述了CAN总线产生和发过程，概括了CAN总线优于其它现场总线的特点，结合生产中温度监控的实际需求，提出了将CAN总线应用于生产实践的设想。给出了基于CAN总线的温度监控系统的设计方案，设计了一种基于CAN总线的智能楼宇温度测控系统。以STC89C52RD单片机为核心，利用CAN总线技术和数字温度传感器DS18B20，组建了智能楼宇温度测控系统的节点及网络架构，给出了系统总体结构和关键的软件流程。测试结果表明，房间温度控制能满足设计要求，具有结构简洁、节能、实时性好及可靠性高等优点。 关键词：现场总线，温度传感器，节点，网络架构 I
A CAN network based temperature monitoring system ABSTRACT Controller area network (CAN-C0NTROLLER AREA NET's RK) is a BOSCH company is the leading modern automotive applications, launched a multi-host the local network, because of its superior performance has been widely used in industrial automation, variety of control equipment, transport, medical equipment and construction, environmental control and many other sectors. The bus specification has become the international standard, recognized as some of the most promising of the bus. This paper reviews the production and development process of CAN bus, CAN bus, summarizes the characteristics superior to other field bus, temperature monitoring with the production of the actual demand, put forward a CAN bus used in the production practice of the idea. CAN bus is presented based on temperature monitoring system design, design of a CAN bus based temperature measurement and control system of intelligent buildings. The STC89C52RD microcontroller as the core, the use of CAN bus technology and the digital temperature sensor DS18B20, set up a temperature measurement and control system intelligent building node and network architecture, gives the overall system architecture and key software processes. The results show that the room temperature control to meet the design requirements, with a simple structure, energy, real good, and reliability. Keywords: field bus, temperature sensors, nodes, network architecture II
CAN总线与CANOpen协议 一CAN总线简介 1．1 引言 在20世纪90年代的汽车研究领域，采用总线分布式控制获得了很大的成功。用户要求汽车的控制系统具有优越的性能以保证汽车的安全性和舒适性，因此越来越多的具有超强计算能力的电子设备加载在汽车上。这就要求不同的电子设备之间能够进行通信和数据交换，以达到信息共享协调工作的目的。德国的博世公司（Bosch）率先将CAN总线（Controller Area Network）应用于汽车电子控制系统，解决了控制系统的部件之间的以及控制系统与测试设备主机的数据交换问题，替代了原有网络（用于车体控制的LIN网络、用于厂内环境控制的MOST 网络及原有车内通信的Flecray网络等）实现的功能。由于其独特的设计思想和高可靠性，在不同总线标准的竞争中获得了广泛的认可，并逐渐成为汽车最基本的控制网络，广泛应用于火车、机器人、楼宇控制、机械制造、数字机床、医疗器械、自动化仪表等领域。 图1.1 早期的ECU（汽车电子控制单元）通信 CAN总线是一种串行通信协议，具有较高的通信速率的和较强的抗干扰能力，可以作为现场总线应用于电磁噪声较大的场合。由于CAN总线本身只定义ISO/OSI模型中的第一层（物理层）和第二层（数据链路层），通常情况下CAN 总线网络都是独立的网络，所以没有网络层。在实际使用中，用户还需要自己定义应用层的协议，因此在CAN总线的发展过程中出现了各种版本的CAN应用
层协议，现阶段最流行的CAN应用层协议主要有CANopen、DeviceNet和J1939等协议。 图1.2 基于总线（CAN）的ECU通信 1.2 CAN总线的特点 CAN总线并不采用物理地址的模式传送数据，而是每个消息有自己的标识符用来识别总线上的节点。标识符主要有2个功能：消息滤波和消息优先级确定。节点利用标识符确定是否接收总线上的传送的消息当有2个或更多节点需要传送数据时，根据标识符确定消息的优先级。总线访问采用多主原则，所有节点都可以作为主节点占用总线。CAN总线相对于Ethernet具有非破坏性避免总线冲突的特点（CSMA/CA协议，与CSMA/CD协议相似），这种方式可以保证在产生总线冲突的情况下，具有更高优先级的信息没有被延时传输。 其物理传输层详细和高效的定义，使得CAN总线具有其它总线无法达到的优势，注定其在工业现场总线中占有不可动摇的地位，CAN总线通信主要具有如下所示的优势和特点： （1）CAN总线上任意节点均可在任意时刻主动的向其它节点发起通信，节点没有主从之分，但在同一时刻优先级高的节点能获得总线的使用权，在高优先级的节点释放总线后，任意节点都可使用总线； （2）CAN总线传输波特率为5Kbps~1Mbps，在5Kbps的通信波特率下最远传输距离可以达到10Km，即使在1Mbps的波特率下也能传输40m的距离。在1Mbps波特率下节点发送一帧数据最多需要134μs； （3）CAN总线采用载波监听多路访问、逐位仲裁的非破坏性总线仲裁技术。在节点需要发送信息时，节点先监听总线是否空闲，只有节点监听到总线空
CAN总线协议 依据国际标准化组织／开放系统互连(International Standardi-zation Organization／Open SystemInterconnection，ISO／OSI)参考模型，CAN的ISO／OSI参考模型的层结构如图7-6所示。下面对CAN协议的媒体访问控制子层的一些概念和特征做如下说明： (1)报文(Message) 总线上的报文以不同报文格式发送，但长度受到限制。当总线空闲时，任何一个网络上的节点都可以发送报文。 (2)信息路由(Information Routing) 在CAN中，节点不使用任何关于系统配置的报文，比如站地址，由接收节点根据报文本身特征判断是否接收这帧信息。因此系统扩展时，不用对应用层以及任何节点的软件和硬件作改变，可以直接在CAN中增加节点。 (3)标识符(Identifier) 要传送的报文有特征标识符(是数据帧和远程帧的一个域)，它给出的不是目标节点地址，而是这个报文本身的特征。信息以广播方式在网络上发送，所有节点都可以接收到。节点通过标识符判定是否接收这帧信息。 (4)数据一致性应确保报文在CAN里同时被所有节点接收或同时不接收，这是配合错误处理和再同步功能实现的。 (5)位传输速率不同的CAN系统速度不同，但在一个给定的系统里，位传输速率是唯一的，并且是固定的。 (6)优先权由发送数据的报文中的标识符决定报文占用总线的优先权。标识符越小，优先权越高。 (7)远程数据请求(Remote Data Request) 通过发送远程帧，需要数据的节点请求另一节点发送相应的数据。回应节点传送的数据帧与请求数据的远程帧由相同的标识符命名。 (8)仲裁(Arbitration) 只要总线空闲，任何节点都可以向总线发送报文。如果有两个或两个以上的节点同时发送报文，就会引起总线访问碰撞。通过使用标识符的逐位仲裁可以解决这个碰撞。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时，数据帧优先于远程帧。在仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送，如果发送的是“隐性”电平而监视到的是“显性”电平，那么这个单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。 (9)总线状态总线有“显性”和“隐性”两个状态，“显性”对应逻辑“0”，“隐性”对应逻辑“1”。“显性”状态和“隐性”状态与为“显性”状态，所以两个节点同时分别发送“0”和“1”时，总线上呈现“0”。CAN总线采用二进制不归零(NRZ)编码方式，所以总线上不是“0”，就是“1”。但是CAN协议并没有具体定义这两种状态的具体实现方式，如图7-7所示。 10)故障界定(Confinement) CAN节点能区分瞬时扰动引起的故障和永久性故障。故障节点会被关闭。 (11)应答接收节点对正确接收的报文给出应答，对不一致报文进行标记。
【摘要】随着科学技术的发展，为提供农作物生长的最佳环境，大棚种植也成为现代农业种植中必要可行的一种方式。在温室大棚中的温度实时监测与控制却成为为一个难题。因此基于CAN总线的主要优点，再从CAN总线的可靠性，它的优越性以及低成本出发，采用基于CAN总线多点温度采集系统的设计，该系统采用非破坏性总线仲裁技术具有实时性高，精度高，灵活性强能够及时信息的测控。 本课题是采用一种基于CAN总线的多点温度采集系统。论文根据系统的要求完成了整体的方案设计和系统选型。该方案是利用温度传感器PT100将温室大棚内温度的变化，经放大电路送入含A/D转换器的单片机的采集模块完成A/D转换，在通过CAN收发器将信号传至住监视器。再经过液晶显示器进行数据显示。CAN总线通信模块是本次设计中的核心技术，它负责系统中主控器和执行器之间的数据通信。 经过试验验证表明该系统可靠性好、精度高、结果简单、成本低在使用范围可代替传统的测温系统的不足。 【关键词】CAN总线微控制器传感器Pt100 液晶显示器。
Design of multi-spot temperature gathering system based on CAN bus 【Abstract】With the development of science and technology, to provide the best environment for crop growth, greenhouse cultivation has become an essential of modern farming viable way. The temperature in greenhouse real-time monitoring and control has become a problem. Therefore, the main advantages based on CAN bus, CAN bus, and from the reliability, technological superiority of the system operation and low cost starting point based on CAN bus multi-temperature collection system design, system technology using non-destructive real-time bus arbitration high, high precision, flexibility and timely information to the monitoring and control. This issue is based on CAN bus using a multi-point temperature acquisition system. System requirements thesis completed under the overall program design and system selection. The program is the use of the greenhouse temperature sensor PT100 temperature changes, the amplifier circuit into with A / D converter module to complete the acquisition of SCM A / D converter, CAN transceiver through the signal transmitted live monitor. Data for another LCD display. CAN bus communication module is the core of this design technique, which is responsible for the system and implementation of master data communication between devices. Tested to verify that the system reliability, high accuracy, the results of simple, low cost alternative to the use of conventional temperature measurement system deficiencies. 【Keywords】The can bus MCU sensor Pt100 LCD monitors。
一、CANOpen总线结构 广播命令 二、通信类型 CANOpen有三种通信方式： 主/从通信方式 服务器/客户端通信方式 生产商/顾客通信方式 2.1主/从通信方式（NMT） 对某一特点功能而言，一个网络中只有一个主机，其他全为从机。由主机发送请求信号，从机发送相应信号（如果需要） 主机发出命令，从机作出响应，但不回送数据
主机发出命令，从机作出响应，同时回送数据确认 2.2服务器/客户端通信方式（SDO） 这种关系指发生在一个服务器和一个客户端之间，客户端发送命令，服务器执行后，回答客户端 2.3生产商/顾客通信方式（SYNC、Time Stamp、EMCY） 这种通信方式有Push和pull两种模式，网络中在这一个生产厂，0或多个顾客。 2.3.1push模式 厂商发送命令，顾客执行，不需回送数据 2.3.2 pull模式 厂商发送命令，顾客执行，回送证实数据
三PDO传送模式 PDO分为TPDO（发送PDO）与RPDO（接收PDO）两种，PDO的传送模式有两种：同步传送与异步传送。同步传送又分为周期传送与非周期传送 3.1同步传送 由某一个同步应用在网路上周期性的发送同步对象，及发送SYNC帧，该同步应用可以是主机也可以是从机
PDO通信参数中的传输类型说明传送模式与触发方式， TPDO：传送类型同时说明其传送率，以基本传送周期的倍数表示。 传送类型为0时，表示当某事件发生后，收到一个同步对象帧（SYNC）时，立刻进行数据传输。（非周期传送） 传送类型为1时，表示当每收到一次同步对象帧（SYNC）时，传送一次数据。（周期传送） 传送类型为n时，表示当每收到n次同步对象帧（SYNC）时，传送一次数据。（周期传送） RPDO：接收是在收到SYNC信号后，运行接收，独立于传输参数定义的传送率。 传输类型 252 为非周期传输，在接收到同步对象后进行采样但不发送，在接收到请求该数据的远程帧后发送。 3.2异步传送 TPDO: 异步传送与SYNC无关， 传输类型 253-255 为异步传输，定义为此三种类型的 TPDO在接收到远程帧或规定的事件发生后进行传输。 3.3触发模式： 触发方式有三种 3.3.1事件触发方式 对于周期性传送，接收到的SYNC报文达到设定数量，相当于出发事件，引起一次发送。 对于非周期性传送由设备子协议设定的事件触发发送 3.3.2定时器触发 当设定的时间达到后，触发一次发送 3.3.3远程帧触发 在收到其他设备发送的远程帧后，启动一次异步传送 3.4PDO协议 PDO的通信模式相当于厂商/顾客的通信模式，包含如下参数： PDO数量：1～512， 用户类型：厂商/顾客 数据类型：由PDO映射确定 禁止时间：n*100ns 索引20h描述PDO的通信参数，索引21描述PDO的映射参数 3.4.1写PDO 使用厂商/顾客模式的PUSH形式，厂商主动发送PDO 3.4.2读PDO 使用厂商/顾客模式的PULL形式，某一顾客发送远程帧，传送发送PDO，这是可选模式，所有的PDO都可以接收，。这种模式若PDO发送的数据量L大于PDO映射定义的数据量n，取前那个数据，若PDO发送的数据量L小于PDO映射定义的数据量n，若顾客支持Emergency报文，发送Emergency报文，错误代码为8210 四SDO传送模式 SDO以段的形式发送，首先发送的是初始化阶段的段，以加速传送方式传送，包含4个以内字节的数据，索引为22h的对象字典描述SDO通信参数。相应的对象字典的条目通过下式计算：