CAN總線+單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

在分析了RS-485總線與CAN部遲疑不決的異同點(diǎn)后，以PCA82C250型接口電路為例提出了用CAN總線通信物理層接口電路來(lái)替代RS-485總線接口中電路與單片機(jī)直接連接進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，從而可形成一個(gè)高性能、低價(jià)格且數(shù)據(jù)通信安全、可靠的分布式測(cè)控系統(tǒng)。

　　1 概述

　　電流環(huán)形式因較RS-485/RS-422總線形式連線復(fù)雜等原因已基本退出歷史舞臺(tái)。而RS-485總線接線形式較RS-422總線接線形式少了二極通信線且抗干擾能力增強(qiáng)，從而使接線形式更為簡(jiǎn)單、造價(jià)更低，因此，RS-485總線基本上獨(dú)霸了以單片機(jī)為核心的分布式多機(jī)測(cè)控系統(tǒng)通信物理層的應(yīng)用。但隨著科技的發(fā)展，RS-485總線的總線效率低、系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差、通訊可靠性低、后期維護(hù)成本高、網(wǎng)絡(luò)工程調(diào)試復(fù)雜、傳輸距離不理想、單總線可掛接節(jié)點(diǎn)少、應(yīng)用不靈活等缺點(diǎn)慢慢地暴露出來(lái)，因此，迫切需要尋找一種新型、簡(jiǎn)單有效的通信物理層接口芯片來(lái)替代RS-485總線物理層接口電路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，這對(duì)提高多機(jī)互連的分布式測(cè)控系統(tǒng)的可靠性具有重大意義。

　　與其他現(xiàn)場(chǎng)總線相比，CAN部遲疑不決在通信能力、可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性、易用性、傳輸距離和成本等方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，成為控制等領(lǐng)域最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。對(duì)于CAN總線的物理層接口，現(xiàn)有大多是CAN總線物理層接口電路與CAN總線控制器連接構(gòu)成的CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)筆者的深入分析和實(shí)踐證明：CAN總線物理層接口電路(符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn))也可與單片機(jī)直接連接構(gòu)成一個(gè)高可靠、低成本、簡(jiǎn)單實(shí)用、多機(jī)互連的分布式測(cè)控系統(tǒng)。

　　2 CAN與RS-485物理層特性比較

　　CAN總線在物理層個(gè)有專用接口電路，該類接口電路具有特色。

　　CAN總線與RS-485總線物理層特性的相同點(diǎn)有：

　　·二線制、半雙工串行通信;

　　·差分傳送、平衡接收;

　　·傳輸介質(zhì)為雙絞線;

　　·需終端匹配電阻器;

　　·通信電路可在5V電源條件下工作。

　　CAN總線與RS-485總線相比，CAN總線通信物理層接口電路(以PCA82C250為例)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　·完全符合ISO11898國(guó)際標(biāo)準(zhǔn);

　　·數(shù)據(jù)傳輸距離長(zhǎng)(長(zhǎng)達(dá)10km/5kb/s);

　　·數(shù)據(jù)傳輸速率高(高達(dá)1Mb/s/40m);

　　·CAN總線中的總線數(shù)值為二種互補(bǔ)邏輯“顯性”或“隱性”位數(shù)值;

　　·可實(shí)現(xiàn)多主式通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，信號(hào)在總線上通過(guò)“線與”可實(shí)現(xiàn)非破壞性總線仲裁;

　　·無(wú)發(fā)送、接收轉(zhuǎn)換控制引腳;

　　·具有抗瞬間脈沖干擾(-150V

　　·具有較RS-485總線高的總線電壓(-8V～+18V)承受能力;

　　·具有發(fā)送脈沖斜率控制，可降低射頻干擾;

　　·差分接收器可以抗拒較寬范圍的共模干擾;

　　·具有總線與電源和地之間的短路保護(hù);

　　·具有抗總線短路保護(hù)能力;

　　·在特定的單線條件下仍可以保護(hù)總線正常工作;

　　·具有低電流待機(jī)模式;

　　·總線內(nèi)部配有電阻器網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需外部上、下位電阻器;

　　·未上電的節(jié)點(diǎn)對(duì)總線無(wú)影響;

　　·至少可以連接110節(jié)點(diǎn)。

　　由此可見(jiàn)，采用CAN總線的物理層專用接口電路替代RS-485總線接口電路形成一個(gè)混合模式的多機(jī)互連分布式測(cè)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，可以克服RS-485總線的固有缺陷，充分利用CAN總線物理層的優(yōu)勢(shì)，能以簡(jiǎn)單的形式、較低的價(jià)格、較高的性能構(gòu)造出極具競(jìng)爭(zhēng)力的分布式測(cè)控系統(tǒng)。