CAN現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是德國(guó)BOSCH公司于80年代初為解決現(xiàn)代汽車業(yè)眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)，目前已逐步應(yīng)用到其它領(lǐng)域的一種符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以其獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，在現(xiàn)代分布式測(cè)量與控制技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用已愈來(lái)愈廣泛。各種現(xiàn)場(chǎng)總線的主控制器一般都內(nèi)嵌有相當(dāng)完善的、開(kāi)放式的互聯(lián)通信協(xié)議，它具有通信速度快、誤碼率低、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單及網(wǎng)絡(luò)使用維護(hù)方便等諸多特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與控制技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。但目前，在許多現(xiàn)場(chǎng)已投入使用的測(cè)量與控制系統(tǒng)中，各儀器設(shè)備或裝置之間通信所使用的仍是傳統(tǒng)的RS-485或RS-422總線。在不斷投入新型現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的同時(shí)，要在短期內(nèi)改造或淘汰那些舊系統(tǒng)是不現(xiàn)實(shí)的。況且，在許多應(yīng)用場(chǎng)合，新老系統(tǒng)中主機(jī)的控制算法及功能是相似或兼容的，所以在一定時(shí)欷新老總線系統(tǒng)同時(shí)并存是客觀的現(xiàn)實(shí)需要。對(duì)此，若能將新老儀器設(shè)備或裝置通過(guò)一種透明轉(zhuǎn)換裝置而有機(jī)地柔合在一起，去掉老系統(tǒng)中重復(fù)的部分，是一種很好的選擇。
1 CANbus簡(jiǎn)述
CAN現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是德國(guó)BOSCH公司于80年代初為解決現(xiàn)代汽車業(yè)眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)，目前已逐步應(yīng)用到其它領(lǐng)域的一種符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。CAN的主要技術(shù)特點(diǎn)有：
（1）對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻向網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從，通信方式靈活。
（2）采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以分成不同的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)暫停數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)瞇可不受影響地繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)。之后，按優(yōu)先級(jí)高低，其它節(jié)點(diǎn)在總線空閑時(shí)依次進(jìn)行被暫停的數(shù)據(jù)傳送，有效地避免了總線沖突。
（3）每一幀的有效字節(jié)數(shù)最多為8個(gè)，幀傳送時(shí)間短，受干擾概率小，重發(fā)時(shí)間短。每一幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施，通信誤碼率低。
（4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線接口的功能，避免影響總線上的其它節(jié)點(diǎn)的正常操作。
（5）通信距離最遠(yuǎn)達(dá)10km（5kB/s），通信速率最高可達(dá)到1MB/s（40M），節(jié)點(diǎn)數(shù)目實(shí)際可達(dá)110個(gè)。通信介質(zhì)采用雙絞線，也可用光纖。
2 實(shí)現(xiàn)方法
CAN現(xiàn)場(chǎng)總線與RS-485總線的主要區(qū)別是：CAN總線是以幀為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的，且每幀均攜帶對(duì)應(yīng)的ID標(biāo)示符，而RS-485是以字節(jié)為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，不帶任何其它附屬信息。如果不考慮幀中的ID標(biāo)示符，那么這二種總線傳輸?shù)男畔⒕涂梢哉J(rèn)為完全相同。考慮到絕大多數(shù)應(yīng)用CAN總線的場(chǎng)合都不可能分配完系統(tǒng)中的ID標(biāo)示符資源，因而在系統(tǒng)中可以另分配一至多個(gè)ID標(biāo)示符給RS-485總線數(shù)據(jù)，即給總線透明轉(zhuǎn)換電路所用，收、發(fā)數(shù)據(jù)的 ID標(biāo)識(shí)符可以不相同。CAN總線系統(tǒng)中的公用主控設(shè)備一般被設(shè)置成直通狀態(tài)，它可通過(guò)發(fā)送、接收具有不同ID標(biāo)示符的不同數(shù)據(jù)幀，方便地對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備進(jìn)行管理和控制。對(duì)那些純粹靠幀數(shù)據(jù)本身而忽略ID標(biāo)志符的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種不同總線之間的轉(zhuǎn)換更加簡(jiǎn)單。
實(shí)現(xiàn)二種總線之間的透明轉(zhuǎn)換的基本過(guò)程是這樣的：電路加電進(jìn)入正常狀態(tài)后，首先以電路中保存的參數(shù)（如未初始化則以缺省參數(shù)）對(duì)二個(gè)總線通信端口分別進(jìn)行初始化，并將所有通訊端口設(shè)置成中斷接收工作方式，在啟動(dòng)內(nèi)部看門狗（SWatchdog）后，電路等待外來(lái)數(shù)據(jù)的中斷。一旦某一總線端口有有效數(shù)據(jù)進(jìn)入，電路首先將這些數(shù)據(jù)讀入內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，置相關(guān)內(nèi)部標(biāo)志，關(guān)閉其它端口的中斷，以使接收端數(shù)據(jù)能及時(shí)被接收到。在下一數(shù)據(jù)到來(lái)之前，電路將及時(shí)通過(guò)另一端口將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出卻，直到緩沖區(qū)空。在這種轉(zhuǎn)換過(guò)程中，如果數(shù)據(jù)是自CANBUS一端流入，則電路只將幀內(nèi)數(shù)據(jù)讀入到緩沖區(qū)。相反，則電路在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)之前自動(dòng)按設(shè)置將設(shè)定ID標(biāo)示符加到發(fā)送信息中，一旦轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束，所有端口又被允許中斷接收。電路中緩沖區(qū)一般可配置8k～32K字節(jié)的靜態(tài)RAM。
