現(xiàn)場總線CANbus與RS-485之間透明轉換的實現(xiàn)

1 CANbus簡述

　　CAN現(xiàn)場總線技術是德國BOSCH公司于80年代初為解決現(xiàn)代汽車業(yè)中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)，目前已逐步應用到其它領域的一種符合國際標準的串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。CAN的主要技術特點有:

　　(1)對等網(wǎng)絡結構，網(wǎng)絡上任意節(jié)點可在任意時刻向網(wǎng)絡其它節(jié)點發(fā)送信息，不分主從，通信方式靈活。

　　(2)采用非破壞性總線仲裁技術，網(wǎng)絡中的節(jié)點可以分成不同的優(yōu)先級，當多個節(jié)點同時向網(wǎng)絡上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動暫停數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)。之后，按優(yōu)先級高低，其它節(jié)點在總線空閑時依次進行被暫停的數(shù)據(jù)傳送，有效地避免了總線沖突。

　　(3)每一幀的有效字節(jié)數(shù)最多為8個，幀傳送時間短，受干擾概率小，重發(fā)時間短。每一幀信息都有CRC校驗及其它檢錯措施，通信誤碼率低。

　　(4)網(wǎng)絡節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線接口的功能，避免影響總線上的其它節(jié)點的正常操作。

　　(5)通信距離最遠達10km(5kB/s)，通信速率最高可達到1MB/s(40M)，節(jié)點數(shù)目實際可達110個。通信介質采用雙絞線，也可用光纖。

2 實現(xiàn)方法

　　CAN現(xiàn)場總線與RS-485總線的主要區(qū)別是：CAN總線是以幀為單位進行數(shù)據(jù)通信的，且每幀均攜帶對應的ID標示符，而RS-485是以字節(jié)為單位進行數(shù)據(jù)通信，不帶任何其它附屬信息。如果不考慮幀中的ID標示符，那么這二種總線傳輸?shù)男畔⒕涂梢哉J為完全相同?？紤]到絕大多數(shù)應用CAN總線的場合都不可能分配完系統(tǒng)中的ID標示符資源，因而在系統(tǒng)中可以另分配一至多個ID標示符給RS-485總線數(shù)據(jù)，即給總線透明轉換電路所用，收、發(fā)數(shù)據(jù)的ID標識符可以不相同。CAN總線系統(tǒng)中的公用主控設備一般被設置成直通狀態(tài)，它可通過發(fā)送、接收具有不同ID標示符的不同數(shù)據(jù)幀，方便地對網(wǎng)絡中的各種設備進行管理和控制。對那些純粹靠幀數(shù)據(jù)本身而忽略ID標示符的系統(tǒng)來說，這種不同總線之間的轉換更加簡單。

　　實現(xiàn)二種總線之間的透明轉換的基本過程是這樣的:電路加電進入正常狀態(tài)后，首先以電路中保存的參數(shù)(如未初始化則以缺省參數(shù))對二個總線通信端口分別進行初始化，并將所有通訊端口設置成中斷接收工作方式，在啟動內(nèi)部看門狗(Watchdog)后，電路等待外來數(shù)據(jù)的中斷。一旦某一總線端口有有效數(shù)據(jù)進入，電路首先將這些數(shù)據(jù)讀入內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，置相關內(nèi)部標志，關閉其它端口的中斷，以使接收端數(shù)據(jù)能及時被接收到。在下一數(shù)據(jù)到來之前，電路將及時通過另一端口將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)轉發(fā)出去，直到緩沖區(qū)空。在這種轉換過程中，如果數(shù)據(jù)是自CANBUS一端流入，則電路只將幀內(nèi)數(shù)據(jù)讀入到緩沖區(qū)。相反，則電路在轉發(fā)數(shù)據(jù)之前自動按設置將設定ID標示符加到發(fā)送信息中，一旦轉換過程結束，所有端口又被允許中斷接收。電路中緩沖區(qū)一般可配置8k～32K字節(jié)的靜態(tài)RAM。