(I) Charakterystyka magistrali CAN
CAN to skrót od Controller Area Network (CAN), który został opracowany przez BOSCH, niemiecką firmę słynącą z rozwoju i produkcji elektroniki samochodowej, i ostatecznie stał się standardem międzynarodowym (ISO11898). Jest to jeden z najczęściej używanych autobusów terenowych na świecie. W Ameryce Północnej i Europie Zachodniej protokół magistrali CAN stał się standardową magistralą dla komputerowych systemów sterowania samochodów i wbudowanych przemysłowych sieci sterowania LAN, a protokół J1939 został zaprojektowany specjalnie dla dużych ciężarówek i pojazdów ciężkich z CAN jako protokołem podstawowym. W ostatnich latach podkreślano jego wysoką niezawodność i dobrą zdolność wykrywania błędów, i jest on szeroko stosowany w komputerowych systemach sterowania samochodowego i środowiskach przemysłowych o trudnych temperaturach otoczenia, silnym promieniowaniu elektromagnetycznym i wysokich wibracjach.
Cechy:
Duża odległość transmisji (do 10 km) i duża prędkość transmisji (do 1 MHz bps);
Do jednej magistrali można podłączyć aż 110 węzłów, a liczbę węzłów można łatwo zwiększać;
Struktura z wieloma-głównymi, równy status każdego węzła, dogodna sieć regionalna, wysokie wykorzystanie magistrali;
Nieniszcząca technologia arbitrażu magistrali-w czasie rzeczywistym-, zapewniająca węzły o wysokim priorytecie bez opóźnień;
Błąd Węzły CAN zostaną automatycznie wyłączone i odetną połączenie z magistralą, bez wpływu na komunikację magistrali;
Komunikat ma strukturę krótkiej ramki i sprzętową sumę kontrolną CRC, prawdopodobieństwo zakłóceń jest małe, poziom błędów danych jest wyjątkowo niski;
Automatycznie wykrywa, czy wiadomość została pomyślnie wysłana, czy nie i może zostać automatycznie ponownie przesłana przez sprzęt, dzięki czemu niezawodność transmisji jest bardzo wysoka;
Funkcja filtrowania wiadomości sprzętowych, odbiera tylko niezbędne informacje, zmniejsza obciążenie procesora, upraszcza przygotowanie oprogramowania;
(II) Charakterystyka magistrali RS485
RS-485 wykorzystuje tryb pracy pół-dupleksowy i obsługuje wielopunktową transmisję danych. Topologia sieci magistrali rs-485 zazwyczaj przyjmuje strukturę typu magistrali dopasowaną do terminala. Oznacza to, że do połączenia szeregowego każdego węzła używana jest magistrala, która nie obsługuje sieci pierścieniowej ani gwiazdy. rs-485 przyjmuje zrównoważoną transmisję i odbiór różnicowy, dzięki czemu ma zdolność tłumienia zakłóceń w trybie wspólnym. Ponadto transceiver autobusowy ma wysoką czułość, może wykryć napięcia tak niskie, jak 200 mv, dzięki czemu sygnał transmisji może zostać przywrócony poza kilometr. Niektóre transceivery RS-485 modyfikują impedancję wejściową, aby umożliwić podłączenie do tej samej magistrali nawet ośmiokrotnie większej liczby węzłów. Najbardziej powszechnym zastosowaniem RS-485 jest komunikacja w programowalnych sterownikach logicznych w środowiskach przemysłowych.
Charakterystyka elektryczna RS-485: różnica napięcia między dwiema liniami waha się od ± (2-6) V, co powoduje zmniejszenie poziomu sygnału interfejsu, nie jest łatwo uszkodzić obwód interfejsu chipa, a poziom jest zgodny z poziomem TTL, wygodne może być połączenie z obwodami TTL;
Maksymalna szybkość transmisji danych w standardzie RS-485 wynosi 10Mbps;
Interfejs RS-485 wykorzystuje zbalansowaną kombinację przetwornika i odbiornika różnicowego, zapobiegającą-wspólnemu-trybowi suchości w celu zwiększenia, czyli dobrego przeciwdziałania zakłóceniom;
Maksymalna odległość transmisji interfejsu RS-485 jest standaryzowana na 4000 stóp, ale w praktyce może wynosić nawet 3000 m. Interfejs RS-485 umożliwia podłączenie do magistrali do 128 transceiverów. Interfejs RS-485 umożliwia podłączenie do magistrali do 128 transceiverów, co oznacza, że może pracować w wielu stacjach, ale w danym momencie tylko jeden nadajnik może transmitować na magistrali RS-485;
Interfejs RS-485 ma dobrą odporność na zakłócenia, duże odległości transmisji i możliwość obsługi wielu stacji, a inne zalety sprawiają, że jest to preferowany interfejs szeregowy;
Interfejs RS485 składający się z sieci półdupleksowej-, zazwyczaj tylko z dwóch przewodów łączących, a interfejs wykorzystuje ekranowaną skrętkę komputerową.
(III) Zastosowania magistrali CAN i RS485
W przeszłości komunikacja z komputerem PC i urządzeniami inteligentnymi odbywała się za pomocą RS232, RS485, Ethernet i innych metod, głównie w zależności od specyfikacji interfejsu urządzenia. Jednak RS232, RS485 mogą reprezentować jedynie komunikację warstwy nośnika fizycznego i warstwy łącza. Jeśli chcesz uzyskać-dwukierunkowy dostęp do danych, musisz napisać własne aplikacje komunikacyjne, ale większość tego programu nie jest w stanie spełnić specyfikacji ISO/OSI, może osiągnąć tylko jedną funkcję, dla jednego typu sprzętu program nie ma ogólności.
W przypadku łączenia urządzeń RS232 lub RS485 w sieć urządzeń, jeśli liczba urządzeń jest większa niż 2, konieczne jest użycie RS485 jako medium komunikacyjnego, możliwe jest współdziałanie urządzeń sieci RS485 z informacjami tylko poprzez urządzenie „główne (Master)”, głównym urządzeniem jest zwykle komputer PC, a tym urządzeniem jest zwykle komputer PC, a tego rodzaju urządzenie pozwala jedynie na istnienie urządzenia nadrzędnego w sieci, a reszta to wszystko z urządzeń (Slave). Technologia Fieldbus opiera się na modelu ISO/OSI, z kompletnym systemem wsparcia programowego do rozwiązywania problemów związanych ze sterowaniem magistralą, wykrywaniem konfliktów, konserwacją łączy i innymi problemami. Urządzenia Fieldbus automatycznie tworzą sieć, nie ma urządzeń master/slave ani nie pozwalają na istnienie wielu urządzeń master. Na tym samym poziomie można wymieniać produkty różnych producentów, a urządzenia ze sobą współdziałają.
Obecnie istnieje wiele formatów autobusów. Jaka jest charakterystyka CAN w porównaniu do innych autobusów? Przede wszystkim porównaj znaną magistralę 485, magistrala 485 to po prostu standard poziomu, a nie nowy protokół, a 232 jest oczywiście prawie taki sam, więc nie jest to zbyt odpowiednie, ale pomaga zrozumieć.
(IV) Magistrala CAN Magistrala PK RS485
CAN (Controller Area Network) należy do kategorii magistrali obiektowej i stanowi skuteczną obsługę rozproszonego sterowania lub sterowania siecią komunikacji szeregowej w czasie-rzeczywistym. W porównaniu z obecnym rozproszonym systemem sterowania RS-485 opartym na linii R, rozproszony system sterowania oparty na magistrali CAN ma wyraźną przewagę w następujących aspektach:
(1) Kontroler CAN pracuje w trybie multi-master, każdy węzeł w sieci może bazować na priorytecie dostępu do magistrali (w zależności od identyfikatora komunikatu) wykorzystując bezstratną strukturę metody arbitrażu bit-by-bitów konkurujących o przesłanie danych do magistrali, a protokół CAN zniósł kodowanie adresu stacji i zamiast kodowania danych komunikacyjnych, co pozwala różnym węzłom odbierać te same dane w tym samym czasie, cechy te sprawiają, że magistrala CAN stanowi podstawę. Te cechy umożliwiają komunikację danych pomiędzy węzłami sieci magistrali CAN w czasie rzeczywistym-i łatwo jest utworzyć redundantną strukturę, aby poprawić niezawodność i elastyczność systemu. Użycie RS-485 może stanowić jedynie system o strukturze master-slave, a metoda komunikacji może być realizowana jedynie w formie odpytywania przez stację główną, więc czas rzeczywisty i niezawodność systemu są słabe.
(2) Magistrala CAN jest podłączona do magistrali fizycznej poprzez dwa wyjścia CANH i CANL układu interfejsu kontrolera CAN 82C250, a stan terminala CANH może być tylko wysoki lub zawieszony, a terminal CANL może być tylko niski lub zawieszony. Dzięki temu nie wystąpi zjawisko jak w sieci RS-485, gdy w systemie wystąpi błąd i wiele węzłów jednocześnie wysyła dane do magistrali, co skutkuje zwarciem magistrali i uszkodzeniem niektórych węzłów. Oraz węzeł CAN w przypadku poważnych błędów z funkcją automatycznego wyłączania wyjścia, aby magistrala w innych węzłach nie miała wpływu na działanie, aby zapewnić, że w sieci nie będzie żadnego zjawiska, z powodu problemów poszczególnych węzłów, powodując przejście magistrali w stan „zakleszczenia”.
(3) CAN ma doskonały protokół komunikacyjny, może być realizowany przez układ kontrolera CAN i jego układ interfejsu, co znacznie zmniejsza trudność rozwoju systemu, skraca cykl rozwoju, są to tylko protokoły elektryczne RS-485, których nie można porównywać.