本文關鍵詞：CAN網絡通信及實時性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

網友wz_198621近日為您收集整理了關于CAN網絡通信及實時性研究【精品論文】的文檔，希望對您的工作和學習有所幫助。以下是文檔介紹：國際標準化的串行通信協(xié)議,是國際上應用最廣泛的現場總線之一【3】。最初是因為在汽車產業(yè)中,各種類型的電子控制系統(tǒng)交互使用,各種通信數據(來源：[])類型以及安全性、可靠性的要求都存在差異,不利于搭建的統(tǒng)一協(xié)調的系統(tǒng)。為了改變存在的不足,統(tǒng)一總線類型,實現在多個LAN間進行數據的高速通信,減少介質接線數量的要求,1986年德國電氣商***公司開發(fā)出了面向汽車的CAN通信協(xié)議。此后,CAN通過IS01 1898及IS011519進行了標準化,現在在歐洲已是汽車網絡的標準協(xié)議【4】。1.2.1 CAN總線發(fā)展及特點CAN總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于CAN總線在不同領域的采用和推廣,對CAN總線的標準化越來越迫切。PHILIPSSEMICONDUCTORS公司于1991年進行了標準化,發(fā)布了CAN技術規(guī)范(VERsl0N2.O)。ISO并于1993年發(fā)行了CAN的國際標準IS011898圈。目前,CAN總線得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等大公司的支持,經過發(fā)展已經出現了很多應用層協(xié)議,已廣泛應用在離散控制領域網。CAN總線采取的是多主競爭方式,通信媒介非常多樣。通信速率可達IM(來源：[])BPS。主要具有以下特點:l、CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能,可完成對通信數據的成幀處理,包括位填充、數據塊編碼、優(yōu)先級判別、循環(huán)冗余檢驗等項工作。2、CAN協(xié)議實行對通信數據塊進行編碼,數據塊的標識碼由11位或29位組成,采用這種按數據塊編碼的方式后,不同的節(jié)點可同時接收到相同的數據,非常適用于分布式控制系統(tǒng)。在CAN協(xié)議數據段中最多可傳輸8個字節(jié)數據,完6蘭州大學碩士學位論文全能夠滿足通常工業(yè)領域的要求。網絡中的各節(jié)點都可根據總線訪問優(yōu)先權高低,采用逐位仲裁的方式進行總線仲裁競爭,從而獲取總線占用并發(fā)送數據,提高了系統(tǒng)的實時性和靈活性。CAN協(xié)議采用了CRC檢驗來確保數據的完整性,并提供了相應的錯誤處理功能,保證了數據通信的可靠性。3、CAN總線采用了多主競爭式總線結構。CAN總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網絡上其它節(jié)點發(fā)送信息,而不用區(qū)分主次,因此可在各節(jié)點之間實現平等自由的通信。目前,CAN總線技術比較成熟,控制的芯片已經商品化,性價比高,現今主流的(來源：[])微控制器都內嵌了CAN模塊,從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期,特別適用于分布式系統(tǒng)的數據通訊。4、CAN總線通過CAN收發(fā)器接口芯片的輸出端CANH和CANL與物理總線相連。這就保證不會出現在系統(tǒng)出錯、多節(jié)點傳輸時,導致總線短路的現象。而且CAN節(jié)點在處于錯誤嚴重狀態(tài)時,可以進行自動關閉,這也確保了總線中其余節(jié)點不受影響。1.2.2 CAN總線的技術局限性CAN總線的技術局限性主要在三個層次中。首先是數據鏈路層。在數據鏈路層的MAC子層中,運用一種靜態(tài)的優(yōu)先權格式,CAN總線采用了csMMCD方式進行總線仲裁[71。但是當通信量趨于網絡額定帶寬時,會產生較大的數據延遲,則CAN總線的實時性將大幅下降。另外,CAN總線無法實現帶寬合理分配,對傳輸站點無法進行時間約束,當某節(jié)點出錯后重新發(fā)送時,將長時間的占用系統(tǒng)帶寬,從而影響其余站點的信息傳輸【8】。這些問題影響了CAN總線在實時控制總線領域的優(yōu)勢。其次,在CAN總線的物理層中,因為CAN總線最初是為了解決汽車中各種控制器之間的數據通信(來源：[])而設計的,因此它的總線傳送距離比較短,不適合長距離傳輸。最后,CAN總線沒有一個統(tǒng)一的應用層標準。目前都普遍認可的有CA[.N和7蘭州大學碩士學位論文osEK【loi。CAL可以被認為是不依賴于應用的應用層。/Net標準則具有應用層和網絡管理的功能性。工業(yè)應用中主要代表開放式分布系統(tǒng)的標準有CANopen[11】[12】和SDStl31。1.2.3 CAN總線研究動態(tài)在理論和實驗研究方面,國外的一些學者主要針對CAN總線數據鏈路層做了實時性方面的一些理論上的研究和改進。葡萄牙學者L.Almeida等針對"IT-CAN的靈活性方面的欠缺提出了FTT-CAN協(xié)議【14】; Kaiser等對CAN協(xié)議的綜合集成做了大量工作。在國內,一些高等學校、科研單位也對CAN總線進行了一些研究工作,其中浙江大學科研人員史久根等對CAN的實時性評價體系,西安電子科技大學信息與控制工程研究所對CAN總線的系統(tǒng)集成技術等方面做了大量研究。還有清華大學、山東大學、吉林大學、國防科技大學等科研人員對CAN總線網絡方面開(來源：[])展了富有成效的研究,并取得了一定成果。廣州周立功單片機公司也始終致力于CAN總線的產品開發(fā)和技術推廣。這些研究工作無疑將大大推動CAN總線在工業(yè)等方面的應用。國外許多機構以及大的電子處理器公司都在積極的關注和研究,并投入資金開發(fā)CAN控制器。荷蘭Philips公司開發(fā)的CAN控制芯片性能一直在不斷提高,美國的Motorola公司、Microchip公司以及日本的Fujitsu公司也在積極研究CAN總線,并開發(fā)了大量高性能的CAN器件。著名的CAN組織C認(CAN in Automaton)--直在負責研究CAN規(guī)范,推進其新協(xié)議的標準化,并不斷完善CAN協(xié)議,從規(guī)范上提高實時性和可靠性。1.3論文的主要研究內容本文是在分析CAN總線協(xié)議基礎上,研究CAN網絡通信實現方法,對比現有提高CAN網絡實時性的方法,設計新的優(yōu)先級提升算法,對CAN網絡蘭州大學碩士學位論文進行仿真,突破了CAN網絡主要依靠實際硬件及專業(yè)分析儀器進行仿真研究的局限,拓展了研究CAN網絡性能的途徑。論文主要內容如下:l、在分析CAN2.0協(xié)議基礎上,利用Microchip公司開發(fā)的dsPIC33FJ256GP710器件中ECAN模塊與DMA控制器結合使用來實現CAN通信,為組建實際的CAN網絡提供了一種新的方式。2、分析了CAN網絡時延模型,對比了現有提高CAN總線實時性能算法的特點,針對高負載情況下實時性要求,設計了一種動態(tài)優(yōu)先級提升算法,并利用軟件進行實現。3、針對目前CAN總線仿真研究主要依靠硬件模擬及專業(yè)設備分析的局限性,網絡仿真軟件,采用三層建模機制,設計了CAN網絡仿真環(huán)境,實現了一種利用軟件對CAN網絡進行仿真的嘗試,拓展了CAN網絡性能研究的方法。9

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  本文關鍵詞：CAN網絡通信及實時性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。