CAN总线

CAN总线的应用在现在看来越来越广泛，我厂设备从最初的ARM9与ARM7平台、期间升级过度到CortexA8与Cortex M3平台，再到现在的Cortex M4平台，围绕CAN进行了一系列产品的开发，CAN总线的稳定性是毋庸置疑的。

<font size="4"><strong>CAN总线物理结构与特性</strong></font>

<strong>CAN总线网络</strong>

<strong>1 引言</strong>

现在，人们对工作和生活环境不仅要求舒适健康、可靠便利，而且更加看重安全性，并利用安防系统来提高家庭抵御各种意外情况的能力。现在的安防系统可借助计算机技术、IC 卡技术、通信技术等来实现，CAN总线应用于安防系统对家居智能化发展起到了良好的促进作用。CAN总线是一种应用较为广泛的现场总线，它支持多主节点，有完善的错误处理机制，通信速率快，传送距离远，可挂接控制设备多。而把DTMF 技术应用于安防系统，不需要专门的布线，不占用无线电频率资源，没有电磁污染。文中设计了一种基于CAN 总线和DTMF技术的以AT89S52单片机为核心的新型智能家居安防系统，使原来小区安防系统的实时性和可靠性有了一个新层次的提高。本系统可以对整个家居的安全环境进行实时监控，监控的范围包括室内防盗、火灾报警、煤气泄露等一系列不安全因素。一旦有上述事故发生，该报警系统就会发出相应的报警信息，用语音播出警情类别，向远方用户和相关部门提供警情语音。

<strong>2 系统总体构成</strong>

局部错误，全局通知是CAN总线错误类型中较为典型的一种，如何通过错误报文及波形快速定位错误原因呢?本文结合现场实测案例简要分析。

<strong>一、CAN总线错误简介</strong>

在CAN总线中存在5种错误类型，如图1所示：它们互相并不排斥，下面简单介绍一下它们的区别、产生的原因。

<center><img width="600" src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-11/wen_zhang_/100008738-29390-1.png&q…; alt="CAN总线局部错误及全局通知分析"></center><center><i>图1：5种错误类型</i></center>

本文详细介绍了基于PIC单片机的CAN总线扩展技术，给出了CAN网关的硬件设计原理及软件设计框图，通过CAN网关增加了CAN总线的容量、提高了CAN总线的通信速率、扩展了CAN总线的传输距离。

CAN总线是一种串行多主站局域网总线，被广泛应用于汽车控制系统、自动控制、楼宇自动化、医学设备等各个领域。其传输距离远，最远可达10km，传输速率高，最高可达1Mb/s，容错性能好，可靠性能高。但是由于CAN驱动器的驱动能力有限，CAN总线能够驱动的节点数有限，一般在100个左右，同时会随着传输距离的增加，最高传输速率会下降，如果距离过长会引起信号丢失、反射等故障。在实验室条件下测得在5Kb/s的通信速率下最远通信距离能达到10km;在18Kb/s的通信速率下最远通信距离只能达到2km;而在42b/s的通信速率下，最远通信距离只能达到1km。测试条件：线缆采用线径为0.75mm2的屏蔽双绞线，线缆为盘装，室内测试。在实验中，发现随着随着通信距离的增加，通信速率迅速下降，而CAN总线的驱动节点数量也次第下降。而在通信距离远，通信节点多的大空间场所，比如矿井、电力监控等系统需要CAN总线来传输数据和监控信息的场所，CAN总线不能满足要求。

CAN总线采用的是异步串行通信，也就是没有单独的时钟线来保证各个收发器之间时钟的一致，每个收发器是按事先设置的波特率来对总线上的电平进行分位。因此波特率设置准确对CAN总线的稳定通信来说非常重要。

CAN总线里我们可以通过对CAN 节点里的位定时寄存器的控制来实现不同波特率的通信。CAN协议里将一个位时间分为同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2。每个段的时间长度都可以用一个整数的基本时间单位表示，该基本时间单位由系统的时钟振荡器分频得到。

同步段位于一个位的起始位置，CAN-bus规定跳变沿为同步信号，但是发送节点发送一个位跟接收节点接收到这个位之间存在网络传播延迟，传播段则是为了补偿这段传播延迟，由于采样点位置在相位缓冲段1跟相位缓冲段2之间，通过设置相位缓冲段1和相位缓冲段2的值，可以调整采样点位置，保证每个位采样点一致。缓冲段的长度调节范围则是由同步跳转宽度(SJW)决定。