用于嵌入式機(jī)器控制的CAN總線

　　最初為了客車內(nèi)各種控制裝置聯(lián)網(wǎng)通信而開發(fā)的控制器局域網(wǎng)（CAN）串行總線系統(tǒng)，自20世紀(jì)90年代初一直被用于嵌入式機(jī)器控制系統(tǒng)中。早期大多數(shù)使用這些總線系統(tǒng)的用戶都在開發(fā)他們自己的應(yīng)用層協(xié)議。然而，利用數(shù)據(jù)鏈路層解決問題的時代過去了。其中CAN總線和以太網(wǎng)是最成功的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。下一個挑戰(zhàn)將是選擇一種更高層的協(xié)議。

　　縱觀世界領(lǐng)域，有一些組織推動著基于以太網(wǎng)的應(yīng)用層在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。這些組織現(xiàn)在還未取得成功。然而，在CAN總線領(lǐng)域中，答案已見分曉。在工廠自動化中，DeviceNet協(xié)議在其與智能分布式系統(tǒng)（SDS）的競爭中是明確的贏家，同時在嵌入式機(jī)器控制中，CANopen協(xié)議是最被廣泛接受的應(yīng)用層協(xié)議。

　　DeviceNet和CANopen兩個標(biāo)準(zhǔn)化（EN50325）應(yīng)用層協(xié)議現(xiàn)在針對不同的市場發(fā)揮著各自的作用。DeviceNet協(xié)議適合用于工廠自動化，而CANopen協(xié)議特別適合用于在各種各樣的機(jī)器控制中使用的嵌入式網(wǎng)絡(luò)。這使得專用的應(yīng)用層協(xié)議過時;定義特殊用處的應(yīng)用層協(xié)議的需求

　　成為歷史，也許對于一些專門的大容量嵌入式系統(tǒng)除外。

　　自從1992年以來，國際CAN標(biāo)準(zhǔn)化組織（CiA）用戶和制造商小組一直支持不同的行業(yè)開發(fā)基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化更高層的協(xié)議。嵌入式機(jī)器網(wǎng)絡(luò)的解決方案已經(jīng)在與歐洲聯(lián)盟的合作中開發(fā)出來了。其成果是CANopen應(yīng)用層協(xié)議，并已被列入歐洲標(biāo)準(zhǔn)（即EN50325-4）。除CANopen應(yīng)用層協(xié)議之外，CiACANopen特殊利益小組還有特定的設(shè)備、接口和應(yīng)用描述。美國第一批CANopen用戶包括工業(yè)車輛、醫(yī)療器械（如GE醫(yī)療系統(tǒng)）的制造商和一些機(jī)器制造商（如BellHowell公司）。

　　在歐洲，CANopen協(xié)議被廣泛認(rèn)為是在任何類型的機(jī)器中用于嵌入式機(jī)器控制的更高層協(xié)議，任何類型的機(jī)器包括紡織機(jī)、注模機(jī)、鐵路機(jī)車、制造基于車輛的超級結(jié)構(gòu)機(jī)、甚至是專用咖啡機(jī)。在規(guī)范設(shè)備各種特性方面CiA非常密切地與其它用戶組織合作，比如Europmap注模機(jī)制造商小組、超結(jié)構(gòu)制造商的VAK德國協(xié)會和公共交通的VDA德國協(xié)會。此外，第一個CANopen實踐指南已經(jīng)被美國的工業(yè)車輛協(xié)會（ITA）出版，而美國的EPRI用戶組織與CiA合作開發(fā)了針對電池驅(qū)動設(shè)備的CANopen設(shè)備規(guī)程。但是在北美仍然有許多CAN總線用戶明確指定他們自己的更高層協(xié)議。這就好像認(rèn)為有必要定義一種新的人類語言一樣。

　　我認(rèn)為對于基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)有足夠的標(biāo)準(zhǔn)化更高層協(xié)議來滿足其各種應(yīng)用。對于使用確定元件（每年用量從幾百到幾萬）的嵌入式網(wǎng)絡(luò)，CANopen協(xié)議似乎是最好的解決方案，尤其是在你想買成套的設(shè)備、工具和協(xié)議棧的時候。對于系統(tǒng)設(shè)計者而言，重復(fù)利用應(yīng)用軟件是非常重要的。這不僅需要通信的兼容性，而且也需要設(shè)備的互操作性和互換性。所以，CiA支持設(shè)備制造商、系統(tǒng)設(shè)計者和定義CANopen設(shè)備、接口和應(yīng)用描述的終端用戶的各種需求。為了提供公司和獨立產(chǎn)品的培訓(xùn)和教育服務(wù)，用戶和制造商小組有其自己的教CANopen技術(shù)的培訓(xùn)人員。此外，CiA提供全世界的咨詢服務(wù)幫助用戶獲得他們的CANopen網(wǎng)絡(luò)的建立和運(yùn)行。

　　系統(tǒng)設(shè)計者為了使其設(shè)備品質(zhì)良好，需要開發(fā)一種有效的CANopen一致性測試工具。這種工具也可以用來測試CANopen設(shè)備。即使這種工具只提供其靜態(tài)測試，高達(dá)80%的故障也能被檢測到。根據(jù)我的經(jīng)驗，我強(qiáng)烈建議使用專用測試設(shè)備，不管它們是否被官方認(rèn)證或已經(jīng)成功通過自行測試。

　　CiA非營利組織成立于1992年。400多家公司已成為它的會員，包括許多位于美國的公司。CiA在北美的業(yè)務(wù)主要由于當(dāng)?shù)睾艿偷男枨蠖匀皇艿较拗?。然而在過去幾個月里，CiA已經(jīng)收到那里越來越多的查詢信息，所以它計劃建立一個美國辦事處。同時，美國工程師可能與總部位于德國的CiA通過e-mail、傳真或電話方式聯(lián)系以便獲得所需的支持。