CAN總線+單片機實現(xiàn)通信網(wǎng)絡設計

在分析了RS-485總線與CAN部遲疑不決的異同點后，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替代RS-485總線接口中電路與單片機直接連接進行通信網(wǎng)絡設計，從而可形成一個高性能、低價格且數(shù)據(jù)通信安全、可靠的分布式測控系統(tǒng)。

　　1 概述

　　電流環(huán)形式因較RS-485/RS-422總線形式連線復雜等原因已基本退出歷史舞臺。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，從而使接線形式更為簡單、造價更低，因此，RS-485總線基本上獨霸了以單片機為核心的分布式多機測控系統(tǒng)通信物理層的應用。但隨著科技的發(fā)展，RS-485總線的總線效率低、系統(tǒng)實時性差、通訊可靠性低、后期維護成本高、網(wǎng)絡工程調(diào)試復雜、傳輸距離不理想、單總線可掛接節(jié)點少、應用不靈活等缺點慢慢地暴露出來，因此，迫切需要尋找一種新型、簡單有效的通信物理層接口芯片來替代RS-485總線物理層接口電路進行網(wǎng)絡通信，這對提高多機互連的分布式測控系統(tǒng)的可靠性具有重大意義。

　　與其他現(xiàn)場總線相比，CAN部遲疑不決在通信能力、可靠性、實時性、靈活性、易用性、傳輸距離和成本等方面有著明顯的優(yōu)勢，成為控制等領域最有前途的現(xiàn)場總線之一。對于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。經(jīng)筆者的深入分析和實踐證明：CAN總線物理層接口電路(符合ISO11898標準)也可與單片機直接連接構(gòu)成一個高可靠、低成本、簡單實用、多機互連的分布式測控系統(tǒng)。

　　2 CAN與RS-485物理層特性比較

　　CAN總線在物理層個有專用接口電路，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：

　　·完全符合ISO11898國際標準;

　　·數(shù)據(jù)傳輸距離長(長達10km/5kb/s);

　　·數(shù)據(jù)傳輸速率高(高達1Mb/s/40m);

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

　　·可實現(xiàn)多主式通信網(wǎng)絡設計，信號在總線上通過“線與”可實現(xiàn)非破壞性總線仲裁;

　　·無發(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;

　　·具有抗總線短路保護能力;

　　·在特定的單線條件下仍可以保護總線正常工作;

　　·具有低電流待機模式;

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

　　·未上電的節(jié)點對總線無影響;

　　·至少可以連接110節(jié)點。

　　由此可見，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混合模式的多機互連分布式測控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡，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，能以簡單的形式、較低的價格、較高的性能構(gòu)造出極具競爭力的分布式測控系統(tǒng)。