CAN轉(zhuǎn)PN訊協(xié)議詳解

你是否曾經(jīng)遇到過這樣的問題：如何將各種 CAN設備連接到 PROFINet網(wǎng)絡中？遠創(chuàng)智控YC-PN-CAN通訊網(wǎng)關或許能為你解決這個難題！

遠創(chuàng)智控YC-PN-CAN網(wǎng)關是一款自主研發(fā)的通訊網(wǎng)關，具有將從站功能發(fā)揮到極致。它能夠?qū)⒏鞣N CAN設備輕松接入到 PROfinet網(wǎng)絡中，讓你的設備實現(xiàn)更加高效、穩(wěn)定的通信。此外，該產(chǎn)品還支持根據(jù)節(jié)點號進行讀寫，使操作更加簡單方便。

2,遠創(chuàng)智控YC-PN-CAN是自主研發(fā)的一款PROFINET 從站功能的通訊網(wǎng)關。該產(chǎn)品主要功能是將各種CAN設備接入到PROFINET網(wǎng)絡中。

遠創(chuàng)智控YC-PN-CAN網(wǎng)關連接到PROFINET總線中做為從站使用，連接到CAN總線中根據(jù)節(jié)點號進行讀寫。

1.2.1 PROFINET技術參數(shù)

網(wǎng)關做為PROFINET網(wǎng)絡的Device設備（即從站），帶2個RJ45以太網(wǎng)接口，支持100BASE-TX，MDI/MDIX自檢測，集成以太網(wǎng)交換機，可以組成鏈式網(wǎng)絡，支持環(huán)網(wǎng)冗余。

適應PROFINET V2.3協(xié)議，采用實時（RT）通訊功能，符合： GB/T 251052014《工業(yè)通信網(wǎng)絡現(xiàn)場總線規(guī)范類型10: PROFINET IO規(guī)范》，IEC 61158-510：2007，IDT。

支持的數(shù)據(jù)長度：輸入≤1000字節(jié)，輸出≤1000字節(jié)，輸入+輸出≤2000字節(jié)。

1.2.2 CAN技術參數(shù)

標準CAN 2.0 A、2.0B 接口可選

波特率：5K~1M可選

可以配置多條CAN的接收、發(fā)送報文

網(wǎng)關自帶終端電阻

3.2 PROFINET的電氣連接

3, PROFINET采用標準4芯屏蔽電纜。建議用戶使用標準PROFINET插頭及標準PROFINET電纜。有關PROFINET安裝規(guī)范請用戶參照有關PROFINET技術標準。

3.3 CAN 的電氣連接

4, CAN總線物理層使用雙絞線傳輸

最大的總線線路長度：

不同電纜和不同總線節(jié)點數(shù)量n的最大總線電纜長度：

關于總線終端和拓撲結(jié)構：

為了增強CAN通訊的可靠性，CAN總線網(wǎng)絡的兩個端點通常要加入終端匹配電阻，終端匹配電阻的大小由傳輸電纜的特性阻抗所決定。用戶應在實際構成網(wǎng)絡中加以考慮。

網(wǎng)關已經(jīng)在產(chǎn)品內(nèi)置了RT為120歐姆電阻，用戶若需要將CAN的總線終端

接入網(wǎng)絡中，只需將CANL和RL短接，CANH和RH 短接。

4.協(xié)議及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

4.1協(xié)議轉(zhuǎn)換原理

網(wǎng)關分別從PROFIBUS一側(cè)和CAN一側(cè)讀寫數(shù)據(jù)，存入各自的緩沖區(qū)，網(wǎng)關內(nèi)部將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進行交換，從而實現(xiàn)兩邊數(shù)據(jù)的傳輸。

4.2 PROFINET協(xié)議介紹

5, PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術的自動化總線標準。

PROFINET為自動化通信領域提供了一個完整的網(wǎng)絡解決方案，囊括了諸如實時以太網(wǎng)、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網(wǎng)絡安全等當前自動化領域的熱點話題，并且，作為跨供應商的技術，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線（如PROFIBUS）技術，保護現(xiàn)有投資。

PROFINET網(wǎng)絡中的每個模組都有以下的三個位址：

MAC位址。

IP地址。

設備名稱，是在整個網(wǎng)絡組態(tài)中對模組定義的邏輯名稱。

由于PROFINET 使用TCP/IP，會用到MAC位址及IP地址，但若一設備更換為其他設備，其MAC地址會變動，而IP地址是動態(tài)定址下的結(jié)果，為了讓網(wǎng)絡上的某一設備有固定的名稱，因此會使用設備名稱。

為了分配IP地址、子網(wǎng)絡遮罩及預設閘道，定義了以下的二種方式：

DCP(協(xié)定)（發(fā)現(xiàn)和配置協(xié)定）。

DHCP（動態(tài)主機設定協(xié)定）。

4.3 CAN 協(xié)議介紹

控制器局域網(wǎng)總線（CAN，Controller Area Network）是一種用于實時應用的串行通訊協(xié)議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號，是世界上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN協(xié)議用于汽車中各種不同元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線束。該協(xié)議的健壯性使其用途延伸到其他自動化和工業(yè)應用。CAN協(xié)議的特性包括完整性的串行數(shù)據(jù)通訊、提供實時支持、傳輸速率高達1Mb/s、同時具有11位的尋址以及檢錯能力。

6, CAN總線使用串行數(shù)據(jù)傳輸方式，可以1Mb/s的速率在40m的雙絞線上運行，也可以使用光纜連接，而且在這種總線上總線協(xié)議支持多主控制器。 [1] CAN與I2C 總線的許多細節(jié)很類似，但也有一些明顯的區(qū)別。當CAN總線上的一個節(jié)點(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時，它以報文形式廣播給網(wǎng)絡中所有節(jié)點。對每個節(jié)點來說，無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的，都對其進行接收。每組報文開頭的 11 位字符為標識符，定義了報文的優(yōu)先級，這種報文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標識符是唯一的，不可能有兩個站發(fā)送具有相同標識符的報文。當幾個站同時競爭總線讀取時，這種配置十分重要。

當一個站要向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時，該站的CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標識符傳送給本站的CAN芯片，并處于準備狀態(tài)；當它收到總線分配時，轉(zhuǎn)為發(fā)送報文狀態(tài)。CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，這時網(wǎng)上的其它站處于接收狀態(tài)。每個處于接收狀態(tài)的站對接收到的報文進行檢測，判斷這些報文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。由于 CAN 總線是一種面向內(nèi)容的編址方案，因此很容易建立高水準的控制系統(tǒng)并靈活地進行配置。我們可以很容易地在 CAN 總線中加進一些新站而無需在硬件或軟件上進行修改。當所提供的新站是純數(shù)據(jù)接收設備時，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不要求獨立的部分有物理目的地址。它允許分布過程同步化，即總線上控制器需要測量數(shù)據(jù)時，可由網(wǎng)上獲得，而無須每個控制器都有自己獨立的傳感器。

7, CAN網(wǎng)絡上的節(jié)點不分主從，任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上其他節(jié)點發(fā)送信息，通信方式靈活，利用這一特點可方便地構成多機備份系統(tǒng)，CAN只需通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的"調(diào)度"。 CAN的直接通信距離最遠可達10km（速率5kbps以下）；通信速率最高可達1Mbps(此時通信距離最長為40m)。 CAN上的節(jié)點數(shù)主要決定于總線驅(qū)動電路，目前可達110個；報文標識符可達2032種（CAN2.0A），而擴展標準（CAN2.0B）的報文標識符幾乎不受限制。

8,在CAN2．0B 的版本協(xié)議中有兩種不同的幀格式，不同之處為標識符域的長度不同，含有11位標識符的幀稱之為標準幀，而含有29位標識符的幀稱為擴展幀。如CAN1．2版本協(xié)議所描述，兩個版本的標準數(shù)據(jù)幀格式和遠程幀格式分別是等效的，而擴展格式是CAN2．0B協(xié)議新增加的特性。為使控制器設計相對簡單，并不要求執(zhí)行完全的擴展格式，對于新型控制器而言，必須不加任何限制的支持標準格式。

9,汽車制造中的應用、大型儀器設備中的應用、工業(yè)控制中的應用、智能家庭和生活小區(qū)管理中的應用以及機器人網(wǎng)絡互聯(lián)中的應用。同時,由于CAN總線本身的特點,其應用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè),而向自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領域發(fā)展。CAN已經(jīng)形成國際標準,并已被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。

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審核編輯 黃宇