哥很郁闷，为了CAN研究了不少，看了不少资料，现在我给大家总结一下先看看工作原理 当CAN总线上的一个节点（站）发送数据时，它以报文的形式广播给网络中所有节点，对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其接收。每组报文开头的11位字符为标识符，定义了报文的优先级，这种报文格式成为面向内容的编制方案。同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个站发送具有相同标识符的报文，当几个站同时竞争总线读取时，这种配置十分重要。 大体的工作原理我们搞清了，但是根本的协议我们还要花一番功夫。下面介绍一个重要的名词，“显性“和”隐性“ 在我看到的很多文章里，有很多显性和隐性的地方，为此我头痛不已，最终我把它们彻底弄明白了。 首先CAN数据总线有两条导线，一条是黄色的，一条是绿色的。分别是CAN_High线和CAN_Low线 当静止状态时，这两条导线上的电平一样。这个电平称为静电平。大约为2.5伏。这个静电平状态就是隐形状态，也称隐性电平。也就是没有任何干扰的时候的状态称为隐性状态.当有信号修改时，CAN_High线上的电压值变高了，一般来说会升高至少1V，而CAN_Low线上的电压值会降低一个同样值，也是1v，那么这时候。CAN_High就是2.5v+1v=3.5v,它就处于激活状态了。而CAN_Low降为2.5v-1v=1.5v。 可以看看这个图 由此我们得到 在隐性状态下，CAN_High线与CAN_Low没有电压差，这样我们看到没有任何变化也就检测不到信号。但是在显性状态时，改值最低为2V，我们就可以利用这种变化才传输数据了。所以出现了那些帧，那些帧中的场，那些场中的位，云云~~~~~~~~~~~ 在总线上通常逻辑1表示隐性。而0表示显性。这些1啊，0啊，就可以利用起来为我们传数据了。 利用这种电压差，我们可以接收信号。 一般来说，控制单元通过收发器连接到CAN驱动总线上，这个收发器（顾名思义，可发送，可接收）内有一个接收器，该接收器是安装在接收一侧的差动信号放大器。然后，这个放大器很自然地就放大了CAN_High和CAN_Low线的电平差，然后传到接收区。如下图 由上图可知，当有电压差，差动信号放大器放大传输，将相应的数据位任可为0。下面我们进入重点难点。报文 所谓报文，就是CAN总线上要传输的数据报，为了安全，我们要给我们传输的数据报编码定一下协议，这样才能不容易出错，所以出现了很多的帧，以及仲裁啊，CRC效验。这些都是难点。 识别符的概念。 识别符顾名思义，就是为了区分不同报文的可以鉴别的好多字符位。有标准的，和扩展的。标准的是11位，扩展的是29位。他有一个功能就是可以提供优先级，也就是决定哪个报文优先被传输，报文标识符的值越小，报文具有越高的优先权。CAN的报文格式有两种，不同之处其实就是识别符长度不同，具有11位识别符的帧称为标准帧，而还有29位识别符的帧为扩展帧，CAN报文有以下4个不同的帧类型。分别是
第二章系统工程基础概述 教学目的：使学生理解系统工程的概念，了解系统工程的发展历程和基础理论，掌握系统工程的研究方法，理解物流系统工程的基本方法和技术。基本要求：1、理解系统工程的概念； 2、了解系统工程的基础理论； 3、重点掌握系统工程的研究方法； 4、理解物流系统工程的概念、基本方法和技术 教学重点：系统工程方法论，物流系统工程的常用技术和手段。 教学时数：2学时 第一节系统工程及其发展历程 1. 系统工程的定义 ?“系统工程”这个词来源于英文“System Engineering”。 ?系统工程主要提供一套现代化的管理方法，同时也能够促进工程活动本身获得最佳效果 ?系统工程在不同的学科有多种不同的定义，代表性的定义有 美国著名学者切斯纳（H. Chestnut）：系统工程按照各个目标进行权衡，全面求得最优解（满意解），并使各组成部分能够最大限度 的相互适应。 日本工业标准“运筹学术语”中指出：系统工程是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机制等 进行分析和设计的技术。 我国的定义：系统工程就是用科学的方法组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用，规划和组织人力、物力、财力，通 过最优途径的选择，使工作在一定期限内收到最合理、最经济、最 有效的成果。 该定义有三层含义： 组织和管理的技术 解决工程活动全过程的技术 这种技术具有普遍性 2. 系统工程的特征 ?普遍性 系统工程不限于某一特定的研究对象，各种自然的、社会的系统都可以做为它的研究对象 ?全局最优性 系统工程着眼于系统的整体状态和过程，而不拘泥于局部的、个别的部分，以系统整体的最佳为目标。 ?相关性 系统工程与所处的环境和条件密切相关，离不开事物本来的性质与特征。
现场总线技术综述 一.概述 现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的PLC 和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet 和Intranet 的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。 1.现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。一般的现场总线具有以下几个特点：（1）布线简单（2）开放性（3）实时性（4）可靠性2.现场总线的优点 由于现场总线以上的特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计，安装，投运到正常生产运行以及检修维护，都体现出优越性。 1.节省硬件数量与投资， 2.节省安装费用 3.节省维护开销 4.用户具有高度的系统集成主动权 5.提高了系统的准确性与可靠性 3.现场总线的应用领域 目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及OEM用户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。
二．现场总线的标准 1.IEC61158的制定 1984年IEC提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2,并且在数据链路层的投票过程中几经反复。 发展61158现场总线的本意是“排他的和联合的”，各自独立的“现场总线”将给用户带来许多头疼的技术问题，牺牲的是用户的利益。在现场总线领域里，德国派（ISP，Interoperable System Project,可互操作系统规划,是一个以Profibus 为基础制定的现场总线国际组织)和法国派（WORLD FIP）的对持十分激烈，互不相让，以至于IEC无法通过国际标准。1994年6月在国际上要求联合强烈的呼声和用户的压力下，ISP 和World FIP成立了FF(Fieldbus Foundation,现场总线基金会), 推出了FF现场总线。IEC投票的文本就是以FF为蓝本的方案。这是现场总线发展的主流方向。 由于FF的目标是致力于建立统一的国际标准，它的成立实质上意味着工业界将摒弃ISP（含PROFIBUS）和WORLD FIP。它的成立导致了德国派ISP 立即解散；法国派（WORLD FIP）已经明确表示不反对IEC的方案，并且可以友好地与IEC方案互联，甚至提出了与FF“无缝连接”方案；而剩下的德国派PROFIBUS因为与FF的方案和技术途径不同，过渡将是非常困难，因此强烈反对IEC方案以保住市场份额。但是PROFIBUS提出的技术理由仅仅是一些支节问题，于是一些评论认为它是出于商业利益的驱动去反对FF，国际上的现场总线之争已经演变成为PROFIBUS的德国派与以FF为代表的“联合派”竞争。有趣的是工业国家的大公司往往“脚踏几条船”加入各种现场总线以获得更多的商业 利益，如最能说明问题的是最主要的反对者西门子公司（PROFIBUS主要成员）也参加了FF。这种具有特殊意义事实已经说明了PROFIBUS要与FF对抗在技术上处于明显的劣势。 在现场总线国际标准IEC61158中，采用了一带七的类型，即： 类型1 原IEC61158技术报告（即FF －H1） 类型2 Control Net（美国Rockwell）公司支持 类型3 Profibus（德国SIEMENS公司支持） 类型4 P-Net（丹麦Process Data公司支持）
一、概述 CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。 想到CAN就要想到德国的Bosch公司，因为CAN就是这个公司开发的（和Intel）CAN 有很多优秀的特点，使得它能够被广泛的应用。比如：传输速度最高到1Mbps，通信距离最远到10KM，无损位仲裁机制，多主结构。 近些年来，CAN控制器价格越来越低，很多MCU也集成了CAN控制器。现在每一辆汽车上都装有CAN总线。 一个典型的CAN应用场景： 二、CAN总线标准 CAN总线标准只规定了物理层和数据链路层，需要用户来自定义应用层。不同的CAN标准仅物理层不同。
CAN收发器负责逻辑电平和物理信号之间的转换，将逻辑信号转换成物理信号（差分电平）或者将物理信号转换成逻辑电平。 CAN标准有两个，即IOS11898和IOS11519，两者差分电平特性不同。(有信号时，CANH 3.5V,CANL 1.5V，即显性；没有信号时，CANH 2.5V，CANL 2.5V，即隐性) IOS11898高速CAN电平中，高低电平的幅度低，对应的传输速度快。 双绞线共模消除干扰，是因为电平同时变化，电压差不变。 2.1物理层 CAN有三种接口器件
多个节点连接，只要有一个为低电平，总线就为低电平，只有所有的节点都输出高电平时，才为高电平。所谓“线与”。 CAN总线有5个连续性相同的位后，就会插入一个相反位，产生跳变沿，用于同步。从而消除累计误差。 和485、232一样，CAN的传输速度与距离成反比。 CAN总线终端电阻的接法：
特点：低速CAN在CANH和CANL上串入2.2kΩ的电阻；高速CAN在CANH和CANL 之间并入120Ω电阻。为什么是120Ω，因为电缆的特性阻抗为120Ω，为了模拟无限远的传输线。（因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。） 120欧姆只是为了保证阻抗完整性，消除回波反射，提升通信可靠性的，因此，其只需要在总线最远的两端接上120欧姆电阻即可，而中间节点并不需要接（接了反而有可能会引起问题）。因此各位在使用CAN Omega做CAN总线侦听的时候，大多数情况下是不需要这个120欧姆电阻的，当然，即使当前网络中并没有终端匹配电阻，只要传输线长度不长（比如SysCan360比赛环境中，传输线只有1-2米）CAN节点数量不多的情况下，不要这个120欧姆电阻也完全可以工作，甚至，你接任意电阻都是不会有影响的。因为此时传输线长度和波长还相差甚远，节点不多的情况下，反射波的叠加信号强度也不会很强，因此传输线效应完全可以忽略。 而哪些情况需要呢，主要就是，当使用2个CAN Omega对发或者当前网络中仅有2个CAN设备的时候，此时两个端点最好都加上终端匹配电阻，当然，前面也说过了，传输线长度不长的时候，也可以不需要2端120欧姆电阻，但为了信号完整性考虑，加上这两个电阻才是严谨的。 2个120欧姆电阻的意义在于，使用USB CAN调试某些不带终端电阻的中间节点设备时，有时候CAN总线上没有2个120欧姆电阻通信可能会异常，此时可以接入2个120欧姆电阻作为2个终端电阻来作阻抗匹配，这时候其他端点不应接入任何终端电阻！并且，这2个120欧姆电阻不可用1个60欧姆电阻代替！
第一章：系统工程概述 1、系统理论包括： 老三论（形成于二十世纪四十年代）：一般系统论、控制论和信息论。系统论或狭义的一般系统论，是研究系统的模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述的理论。控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论。信息与控制等是其核心概念。信息论是研究信息的提取、变换、存储与流通等特点和规律的理论。 新三论（形成于二十世纪七十年代）：耗散结构理论、协同论和突变论。 2、系统的概念： 系统：是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构和环境的整体。 系统工程研究的是组织化的大规模复杂系统。系统与环境也是两个相对的概念。 3、系统的一般属性： 整体性、关联性、环境适应性（附加：目的性、层次性） 整体性：是系统最基本、最核心的特性，是系统性最集中的体现；集合的概念就是把具有某种属性的一些对象作为一个整体而形成的结果，因而系统集合性是整体性的具体体现。 关联性：构成系统的要素是相互联系、相互作用的； 环境适应性：系统的开放性及环境影响的重要性是当今系统问题的新特征，日益引起人们的关注； 4、系统的类型： A、自然系统与人造系统 B、实体系统与概念系统 C、 动态系统与静态系统 D、封闭系统与开放系统 5、系统工程的概念： 系统工程是从总体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术. 用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一的看成是一类工程实践，统称为系统工程。钱学森曾指出：系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、实验和使用的科学方法，是一种对所有系统具有普遍意义的科学方法，系统工程是一门组织管理的技术。 系统工程是一门交叉学科；而且具有广泛而厚实的理论和方法论基础，又具有很明显的实用性特征。 6、系统工程方法的特点：
CAN 总线技术白皮书
目录 1. 概述 (1) 1.1 技术优点 (1) 2. CAN 总线介绍 (2) 2.1 CAN 总线协议 (2) 2.2 CAN 总线物理特性 (3) 2.3 CAN 总线帧格式及帧类型 (4) 2.3.1 CAN 总线帧格式 (4) 2.3.2 CAN 总线帧类型 (4) 2.4 相关术语 (7) 2.4.1 CAN 总线仲裁机制 (7) 2.4.2 DLC (8) 2.4.3 帧间空间 (8) 2.4.4 位定时 (9) 2.4.5 同步 (10) 2.4.6 CAN 总线错误 (11) 3.参考文献 (14)
1. 概述 CAN 是Control er Area Network（控制器局域网络）的简称，最初是由德国Bosch 公司设 计的，应用于汽车的监测和控制。CAN 总线作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合 理的远程网络通讯控制方式，逐步被广泛应用到各种控制领域。 1991 年9 月，Philips 制定并发布CAN 技术规范：CAN 2.0A 和CAN2.0B。1993 年11 月，ISO 组织正式颁布CAN 国际标准ISO11898。CAN 总线是唯一成为国际标准的现场总线。 1.1技术优点 多主结构依据优先权进行总线访问； 非破坏性的基于优先权的逐位仲裁，对于优先级最高的节点来说“发送时间”就是无损的； 借助验收滤波器的多地址帧传递； 远程数据请求； 全系统数据相容性； 错误检测和出错信令； 很远的数据传输距离（长达10KM）； 高速的数据传输速率（高达1Mbps）； 高度实时性：每帧报文允许传输最高8 个字节的数据； 发送期间丢失仲裁或出错而遭到破坏的帧可自动重发； 暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离； 脱离总线的节点不影响总线的正常工作
现场总线概述 现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的PLC和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet 和Intranet 的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。 1 现场总线的发展 计算机控制系统的早期，采用一台小型机控制几十条控制回路，目的是降低每条回路的成本。但由于计算机的故障将导致所有控制回路失效，所以后来发展成分布式控制（DCS），即由多台微机进行数据采集和控制，微机间用局域网（LAN）连接起来成为一个统一系统。DCS沿用了二十多年，其优点和缺点均充分显露。最主要的问题仍然是可靠性：一台微机坏了，该微机管辖下的所有功能都失效；一块AD板上的模/数转换器坏了，该板上的所有通道（8或16个）全部失效。曾有过采用双机双I/O等冗余设计，但这又增加了成本，增加了系统的复杂性。为了克服系统可靠性、成本和复杂性之间的矛盾，更为了适应广大用户要求的系统开放性、互操作性要求，实现控制系统的网络化，一种新型控制技术──现场总线控制系统（FCS）正迅速发展起来。 1.1 什么是现场总线 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。 通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场的总线，简称现场总线。
一．CAN总线简介 1. CAN总线的发展历史 20世纪80年代初期，欧洲汽车工业的蓬勃发展，车辆电子信息化程度的也不断提高。当时，由于消费者对于汽车功能的要求越来越多，而这些功能的实现大多是基于电子操作的，这就使得电子装置之间的通讯越来越复杂，同时意味着需要更多的连接信号线，但是传统的线束式汽车电子系统已经不能满足车辆电子信息功能发展的需求。为了解决这一制约现代汽车电子信息化发展的瓶颈，德国Bosch公司设计了一个单一的网络总线，所有的外围器件可以被挂接在该总线上，经过试验，这一总线能够有效解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，并且能够减少不断增加的信号线。所以在1986年Bosch公司正式公布了这一总线，且命名为CAN总线。 CAN控制器局部网（CAN—Controller Area Network）属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络，它具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性，简单实用，网络成本低，特别适用于汽车计算机控制系统和环境恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境，因此CAN总线在诸多现场总线中独占鳌头，成为汽车总线的代名词，CAN总线开始进入快速发展时期：1987年Intel公司生产出了首枚CAN控制器（82526）。不久，Philips公司也推出了CAN 控制器82C200； 1991年，Bosch颁布CAN 2.0技术规范，CAN2.0包括A和B两个部分 为促进CAN以及CAN协议的发展，1992在欧洲成立了国际用户和厂商协会（CAN in Automation，简称CiA），在德国Erlangen注册，CiA总部位于Erlangen。CiA提供服务包括：发布CAN的各类技术规范，免费下载CAN文献资料，提供CANopen规范DeviceNet规范；发布CAN产品数据库，CANopen产品指南；提供CANopen验证工具执行CANopen认证测试；开发CAN规范并发布为CiA 标准。 1993 年CAN 成为国际标准ISO11898（高速应用）和ISO11519（低速应用）； 1993年，ISO颁布CAN国际标准ISO-11898； 1994年，SAE颁布基于CA N的J1939标准； 2003年，Maybach发布带76个ECU的新车型（CAN，LIN，MOST）；
第一章系统工程概述 第一节系统工程的产生，发展及应用 1、科学系统思想的形成：古代朴素的系统思想用自发的系统概念考察自然现象，其理论是 想象的，有时是凭灵感产生出来。这种普遍的联系和整体性的思想，就是科学系统思想的实质。 2、系统理论的形成与发展：从系统思想发展到系统论，控制论、信息论等系统理论。 a)系统论（一般系统论）是研究系统的模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述 的理论。代表人物为奥地利理论生物学家贝塔朗菲。 b)控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论，信息与控制等是其 核心，他是继承一般系统论之后，有数学家维纳在20实际40年代创立的。 c)信息论是研究信息的提取、变换、存储与流通等特点和规律的理论。20世纪60 年代中国科学家学森对系统理论和系统科学的发展有独到的贡献。 第二节系统工程的研究对象 1、系统的概念及特点：系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。系统作为系统原 理论、系统工程和整个系统科学的基本研究对象。 2、系统的定义：系统由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构 和环境的整体。 3、系统的四要素包括：简称要、环、结、功 a)系统及其要素 b)系统和环境 c)系统的结构
d)系统的功能 4、系统的一般属性简称：整、关、环、目、层 a)整体性：是系统最基本、最核心的特性、是系统性最集中的体现。 b)关联性：构成系统的要素是相互联系、相互作用，所有要素均隶属于系统整体，并 具有互动关系， c)环境适应性：环境的变化必然会引起系统功能及结构的变化，系统必须首先适应环 境的变化，并在基础上使环境得到持续改善。除了三个基本的属性之外，系统还具 有目的性、层次性等特征。 5、大规模复杂系统的特点：表现在 a)系统的功能和属性多样， b)系统通常由多维且不同性质的要素所构成 c)一般为人—机系统，而人及其组织或群体表现出固有的复杂性 d)由要素间相互作用关系所形成的系统结构日益复杂化和动态化。 6、系统的类型简称：自然和人造、实体和概念、动态和静态、封闭和开发 a)自然系统和人造系统：自然系统是由自然物所自然形成的系统，人造系统是根据特 定目标，通过人的主观努力所建成的系统。 b)实体系统和概念系统：实体系统由矿物、生物、机械和人群等实体为基本要素所组 成的系统。概念系统：是由概念、原理、原则、法、制度、程序等概念性的非物质 要素所构成的系统。实体系统是概念系统的物质基础，概念系统往往是实体系统中 枢神经，指导实体系统的行动或为之服务。 c)动态系统和静态系统：动态系统是系统的状态随时间而变化的系统，静态系统则是 表征系统运行规律的模型中不含有时间因素
CAN总线资料汇总 工业设备通信通常涉及到很多硬件和软件产品以及用于连通标准计算机平台（个人计算机或工作站）和工业自动化应用设备的协议，而且所使用设备和协议的种类繁多。因此，大部分自动化应用设备都希望执行简单的串行命令，并希望这些命令同个人计算机或者附加的串行端口板上的标准串行端口兼容。 RS-232是目前PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。由于RS-232的发送端与接收端之间有公共信号地，所以它不能使用双端信号，否则，共模噪声会耦合到信号系统中。RS-232标准规定，其最大距离仅为15m，信号传输速率最高为20kbit/s。 CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一，一个由CAN总线构成的单一网络受到网络硬件电气特性的限制。CAN作为一种多主方式的串行通讯总线，其基本设计规范要求高位速率和较高的抗电磁干扰性能，而且要能够检测出通讯总线上产生的任何错误。当信号传输距离达10km时，CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。表1为CAN总线上任意两个节点之间最大传输距离与其位速率之间的对应关系。 表1 CAN总线系统任意两节鼎足之势之间的最大距离 由此可见，无论从实时性、适应性、灵活性，还是可靠性上来看，CAN总线都是一种比RS-232更为优秀的串行总线。当两台串口设备的相距较远，不能直接用RS-232把它们连接起来时，就可以把 RS-232转换为CAN，通过CAN总线来实现串口设备的网络互连。 但是，RS-232和CAN在电平和帧格式上都是很大的不同。具体表现如下： RS-232标准电平采用负逻辑，规定+3V～+15V之间的任意电平为逻辑“0”电平，-3V～-15V之间的任意电平为逻辑“1”电平。而CAN信号则使用差分电压传送，两条信号线称为“CAN_H”和“CAM_L”，静态时均为2.5V左右，此时的状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”；用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显性”。显性时，通常电压值为：CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V； RS-232串口的帧格式为：一位起始位，八位数据位，一位可编程的第九位（此位为发送和接收的地址/数据位），一位停止位。而CAN的数据帧格式为：帧信息+ID+数据（可分为标准帧和扩展帧两种格式）。 因此，设计时就需要有一个微控制器来实现电平和帧格式等的转换。其转换方式如图1所示。 2 RS-232到CAN转换的硬件设计 在设计RS-232到CAN的转换装置时，用单片机AT89C52作为微处理器；用SJA1000作为CAN 微控制器，SJA1000中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可被动局面对通信数据的帧处理；AT82C250作为CAN控制器和物理总线之间的接口，用于提供总线的差动发送能力和CAN控制器的差动接收能力，通过AT82C250的引脚3可选择三种不同的工作方式（高速、斜率控制和待机）。其中引脚3接地时为高速方式；高速光隔用6N137实现，其作用是防止串入信号干扰；MAX232用来完成232电平到微控制器接口芯片TTL电平的转换。具体的硬件接口电路参见SJA1000的有关资源，这里不再多做说明。但有以下几点需要注意。
1.系统（System）：是由相互作用和相互依赖的若干组成部分（要素）结合而成的、具有特定功能的有机体。Ch1 2.系统工程（System Engineering）：系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验与使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法。简言之“系统工程是一门组织管理的技术”。 4.系统必须具备的3个条件：第一，系统是由两个或两个以上可以相互区别的元素组成的（单个元素构不成系统）；第二，要素与要素之间存在有机联系（彼此独立的各元素不能称其为系统）；第三，系统具有特定的功能（新功能）。 5系统的特性： （1）整体性 a含义：1. 系统内部的不可分割性（军阀混战）； 2. 系统内部的关联性（欧元明天？）； b内容体现：1. 系统目标最佳化； 2. 系统的运动规律是整体的规律； 3. 功能的整体性（两方面理解） c类型：时间、空间、逻辑整体性 d系统中的地位： 1.系统的核心（无整体性即无系统性）； 2.整体性变化影响系统性能。 （2）相关性 含义：组成要素之间的关系 （3）层次性 含义：组成系统的要素之间按照整体和部分的构成关系形成的不同质态及其排列次序。 类型：数量、时间、空间、逻辑层次性 a层次间的对立统一关系（对立基础；相互作用） b层次与等级、类别、要素的关系？①层次与等级的关系：首先层次与等级之间的区别在于等级性体现的主要是物质之间量的差别。其次，层次与等级之间也有某种联系，由于不同层次之间不仅有质的差异，而且还有量的不同，所以不同层次之间会有等级特征。 ②层次与类别的关系：首先，层次和类别是相互区别的。层次本是系统在纵向意义上的一种差别，不同层次事物之间存在着整体与部分之间的构成关系，而不同种事物之间则不一定存在着这种关系；其次，层次与类别相似或相互联系之处在于物质系统的层次差别有时与类型划分相重合，即同一层次的要素往往具有很多共性，因而属于同一类型。 ③层次与要素的关系：层次是指构成系统的要素在纵向上的不同质态及其排列的次序，它形成系统的纵向结构；而要素则是构成系统的各个单元，这些单元相互联系相互作用，形成系统的横向结构。层次的形成以要素为基础，构成系统的要素不同，其层次性必然有差别；反过来，要素又总是存在于一定的层次之中的，层次不同，其要素也必然相异。 （4）综合性（多要素、多层次、多结构、多环境因素、多功能） 综合程度越强，系统生命力就越强，系统功能越高。 （5）目的性（实践性、多目的性）
1、首先通读手册中关于C A N的文档，必须精读。STM32F10xxx参考手册Rev7V3.pdf 需要精读的部分为RCC和CAN两个章节。 为什么需要精读RCC呢？因为我们将学习CAN的波特率的设置，将要使用到RCC部分的设置，因此推荐大家先复习下这部分中的几个时钟。 关于STM32的can总线简单介绍 bxCAN是基本扩展CAN(BasicExtendedCAN)的缩写，它支持CAN协议2.0A和2.0B。它的设计目标是，以最小的CPU负荷来高效处理大量收到的报文。它也支持报文发送的优先级要求（优先级特性可软件配置）。 对于安全紧要的应用，bxCAN提供所有支持时间触发通信模式所需的硬件功能。 主要特点 ·支持CAN协议2.0A和2.0B主动模式 ·波特率最高可达1兆位/秒 ·支持时间触发通信功能 发送 ·3个发送邮箱 ·发送报文的优先级特性可软件配置 ·记录发送SOF时刻的时间戳 接收 ·3级深度的2个接收FIFO ·14个位宽可变的过滤器组－由整个CAN共享 ·标识符列表 ·FIFO溢出处理方式可配置 ·记录接收SOF时刻的时间戳 可支持时间触发通信模式 ·禁止自动重传模式 ·16位自由运行定时器 ·定时器分辨率可配置 ·可在最后2个数据字节发送时间戳 管理 ·中断可屏蔽 ·邮箱占用单独1块地址空间，便于提高软件效率 2、STM32FVBT6的can的工作模式分为 #defineCAN_Mode_Normal((u8)0x00) #defineCAN_Mode_LoopBack((u8)0x01) #defineCAN_Mode_Silent((u8)0x02) #defineCAN_Mode_Silent_LoopBack((u8)0x03) 在此章我们的豆皮教程中我们将使用到CAN_Mode_LoopBack和CAN_Mode_Normal两种模式。我们第一步做的就是使用运行在CAN_Mode_LoopBack下进行自测试。 在参考手册中CAN_Mode_LoopBack(环回模式)的定义如下: 环回模式可用于自测试。为了避免外部的影响，在环回模式下CAN内核忽略确认错误(在数据/远程帧的确认位时刻，不检测是否有显性位)。在环回模式下，bxCAN在内部把Tx输出回馈到Rx 输入上，而完全忽略CANRX引脚的实际状态。发送的报文可以在CANTX引脚上检测到。 因此比较适合我们只有一块豆皮的情况下面测试STM32的CAN部分BSP程序。 3、STM32FVBT6中的can物理引脚脚位可以设置成三种：默认模式，重定义地址1模式，重定义地址2模式。
CAN总线技术学习（一） CAN总线是控制器局域网络（Controller Area Network,CAN）的简称，是德国BOSC公司开发，是国际上应用最广泛的现场总线之一，CAN总线已成为汽车计 算机和嵌入式工控局域网标准总线。 为了全面了解CAN总线，需要先对其有个整体的概念，这中间还有一个小故事，一个应届毕业生到公司去应聘，负责招聘的经理问他：术？”， 你会哪方面的技 毕业生说：“我会CAN总线”，经理疑惑的问：“你会看什么总 线？”。那么什么是CAN总线呢? 1首先CAN总线是一种串行总线，不是并行的，是用来传输电子数据的, 就像串口总线、USB总线、以太网一样; 2、CAN总线是半双工传输模式，发的时候不能收，收的时候不能发; 3、CAN总线使用双线传输，一根定义为CAN_Hr根定义为CAN_L?用差分信号传 输（差分信号就是通过计算两线压差） ; 4、CAN总线的波特率最高可达1Mbps传输距离最远10公里，传输波特率 和传输距离成反比，波特率越高有效传输距离越短; 5、组网时总线两端CAN兩CAN L之间要分别连接一个120欧的终端电阻 起吸收反射波、高频抗干扰的作用） 那么CAN总线有什么优势呢? 1、CAN总线作为现场总线只有两根传输线，比以太网组网简单，成本也低很 多，在不需要大数据量传输的设备通讯上有相当的优势; 2、CAN总线使用差分信号和屏蔽线传输，抗干扰能力强，数据传输稳定，因为在 某点有干扰时两根信号会被同步干扰，不会影响信号传输的信息; 3、CAN总线波特率最高可达1Mbps传输速率相对串口快很多，同时总线协 议中加入CRC校验，相对于串口的奇偶校验，数据安全性强; 4、CAN总线使用差分双线传输，易于组网，布线简单； 5、CAN总线通讯不分主从，网络上每个设备都可以主动发送数据; 6、CAN总线协议应用非破坏性逐位仲裁机制，即通过发送帧的帧ID的大小 作为优先级判断网络上数据发送冲突，优先级高的信息发送，优先级低 的数据停止发送，极大提供总线的利用率;
得分评卷教师 哈尔滨远东理工学院 CAN总线在中央空调监控系统中的应用 姓名：郭爱强 分院：机器人科学与技术学院 专业：电子信息工程 学号：13030104
摘要 中央空调控制系统是智能建筑中不可缺少的组成部分。传统的控制方法是采用DDC(直接数字控制器)方式，将各个温度、湿度检测点和控制点连接到一台或多台DDC上，实行多点实时监控。由于现代智能建筑楼层较多，多个空调风机位于不同楼层，温、湿度检测点分布于各个房间，采用DDC方式进行控制具有引线过长、施工不便、系统通信的实时性和可靠性不高等缺点，而面向工业控制的现场总线技术是目前解决工业控制现场数据实时通信问题的最佳方案。 本文在研究国内中央空调监控系统的发展现状与特点的基础上，设计了基于CAN总线的中央空调监控系统。整个中央空调监控系统以基于PCI总线的CAN通信卡作为总线数据采集器，采用接口芯片PCI9052实现CAN通信卡同PC机之间的通信，外置CAN芯片SJA1000实现CAN总线的物理层和数据链路层功能。通过对CAN通信卡的驱动程序设计，实现对CAN总线上节点的监视和控制。 本文详细分析了CAN总线和PCI总线的技术特点及通信机理，研究了独立CAN控制SJA1000和CAN总线驱动器的工作原理，完成了通信卡的硬件设计及驱动程序设计。 关键词中央空调监控系统；CAN总线；PCI总线；PCI9052
目录 摘要 (3) 第1章本文内容 (1) 第2章 CAN总线技术研究 (5) 2.1 CAN 总线特点 (5) 22 CAN总线技术介绍 (5) 2.2.2 CAN与其他通信方案的比较 (6) 2.2.3 CAN的报文格式 (6) 2.3 数据错误检测 (7) 第3章中央空调控制系统设计 (7) 3.1 系统的主要功能 (7) 3.2 中央空调控制整体结构 (8) 3.3 硬件设计 (9) 3.3.1 信号采集电路设计 (10) 3.3.2 CAN 通信电路设计 (13) 3.3.3 电路硬件抗干扰 (15) 3.4 软件设计 (15) 3.4.1 主程序设计 (15) 3.4.2 A/D转换程序设计 (16) 结论...................................................... X VIII 参考文献................................................... X IX
现场总线技术综述 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点:具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。 一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。 现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有 FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场总线技术特点的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后阐述现场总线的发展趋势与技术展望。 一、现场总线的技术特点 1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。 2、互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。 4、系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。 5、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。 二、现场总线的优点 由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计、安装、投运到正常
CAN总线及应用实例 （1）CAN特点 ●CAN为多主方式工作，网络上任意智能节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息，而不分主从，且无需站地址等节点信息，通信方式灵活。利用这特点可方便地构成多机备份系统。 ●CAN网络上の节点信息分成不同の优先级(报文有2032种优先权)，可满足不同の实时要求，高优先级の数据最多可在134,us内得到传输。 ●CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低の节点会主动地退出发送，大大节省了总线冲突仲裁时间。 ●CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式收发数据，无需专门“调度”。 ●CANの直接通信距离最远可达l 0km(速率5kbp以下)：通信速率最高可达Mbps(此时通信距离最长为40m) 。 ●CAN上の节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；报文标识符可达2032种(CAN2.0A)，而扩展(CAN2.0B)の报文标识符几乎不受限制。 （2）CAN总线协议 CAN协议以国际标准化组织の开放性互连模型为参照，规定了物理层、传输层和对象层，实际上相当于ISO网络层次模型中の物理层和数据链路层。图3.9 为CAN总线网络层次结构，发送过程中，数据、数据标识符及数据长度，加上必要の总线控制信号形成串行の数据流，发送到串行总线上，接收方再对数据流进行分析，从中提取有效の数据。CAN协议の一个最大特点是废除了传统の站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，数据在网络上通过广播方式发送。其优点是可使网络内の节点个数在理论上不受限制(实际中受网络硬件の电气特性限制)，还可使同一个通信数据块同时被不同の节点接收，这在分布式控制系统中非常有用。CAN 2.0A版本规定标准CANの标识符长度为11位，同时在2.0 B版本中又补充规定了标识符长度为29位の扩展格式，因此理论上可以定义2の11次方或2の19次方种不同の数据块。遵循CAN 2.0 B协议のCAN控制器可以发送和接收标准格式报文(11位标识符)或扩展格式报文(29位标识符)，如果禁止CAN 2.0B则CAN控制器只能发送和接收标准格式报文而忽略扩展格式の报文，但不会出现错误。每个报文数据段长度为0-8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及检测数据传送の一般要求。同时，8个字节占用总线时间不长，从而保证了通信の实时性。CAN协议采用CRC检验并提供相应の错误处理功能，保证了数据通信の可靠性。 (3)报文传送和帧结构 CAN总线以报文为单位进行信息传送。报文中包含标识符，它标志了报文の优先权。CAN总线上各个节点都可主动发送。如同时有两个或更多节点开始发送报文，采用标识符ID来进行仲裁，具有最高优先权报文节点赢得总线使用权，而其他节点自动停止发送。在总线再次空闲后，这些节点将自动重发原报文。CAN系统中，一个CAN节点不使用有关系统结构の任何信息。报文中の标识符并不指出报文の目の地址，而是描述数据の含义。网络