本文關(guān)鍵詞：CAN網(wǎng)絡(luò)通信及實(shí)時(shí)性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

網(wǎng)友wz_198621近日為您收集整理了關(guān)于CAN網(wǎng)絡(luò)通信及實(shí)時(shí)性研究【精品論文】的文檔，希望對(duì)您的工作和學(xué)習(xí)有所幫助。以下是文檔介紹：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議,是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一【3】。最初是因?yàn)樵谄?chē)產(chǎn)業(yè)中,各種類(lèi)型的電子控制系統(tǒng)交互使用,各種通信數(shù)據(jù)(來(lái)源：[])類(lèi)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(diào)的系統(tǒng)。為了改變存在的不足,統(tǒng)一總線類(lèi)型,實(shí)現(xiàn)在多個(gè)LAN間進(jìn)行數(shù)據(jù)的高速通信,減少介質(zhì)接線數(shù)量的要求,1986年德國(guó)電氣商***公司開(kāi)發(fā)出了面向汽車(chē)的CAN通信協(xié)議。此后,CAN通過(guò)IS01 1898及IS011519進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,現(xiàn)在在歐洲已是汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議【4】。1.2.1 CAN總線發(fā)展及特點(diǎn)CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。由于CAN總線在不同領(lǐng)域的采用和推廣,對(duì)CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)化越來(lái)越迫切。PHILIPSSEMICONDUCTORS公司于1991年進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范(VERsl0N2.O)。ISO并于1993年發(fā)行了CAN的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS011898圈。目前,CAN總線得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等大公司的支持,經(jīng)過(guò)發(fā)展已經(jīng)出現(xiàn)了很多應(yīng)用層協(xié)議,已廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域網(wǎng)。CAN總線采取的是多主競(jìng)爭(zhēng)方式,通信媒介非常多樣。通信速率可達(dá)IM(來(lái)源：[])BPS。主要具有以下特點(diǎn):l、CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能,可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理,包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、優(yōu)先級(jí)判別、循環(huán)冗余檢驗(yàn)等項(xiàng)工作。2、CAN協(xié)議實(shí)行對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼,數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識(shí)碼由11位或29位組成,采用這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式后,不同的節(jié)點(diǎn)可同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù),非常適用于分布式控制系統(tǒng)。在CAN協(xié)議數(shù)據(jù)段中最多可傳輸8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù),完6蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文全能夠滿足通常工業(yè)領(lǐng)域的要求。網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)總線訪問(wèn)優(yōu)先權(quán)高低,采用逐位仲裁的方式進(jìn)行總線仲裁競(jìng)爭(zhēng),從而獲取總線占用并發(fā)送數(shù)據(jù),提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和靈活性。CAN協(xié)議采用了CRC檢驗(yàn)來(lái)確保數(shù)據(jù)的完整性,并提供了相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能,保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。3、CAN總線采用了多主競(jìng)爭(zhēng)式總線結(jié)構(gòu)。CAN總線上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,而不用區(qū)分主次,因此可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)平等自由的通信。目前,CAN總線技術(shù)比較成熟,控制的芯片已經(jīng)商品化,性價(jià)比高,現(xiàn)今主流的(來(lái)源：[])微控制器都內(nèi)嵌了CAN模塊,從而大大降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度,縮短了開(kāi)發(fā)周期,特別適用于分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。4、CAN總線通過(guò)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(huì)出現(xiàn)在系統(tǒng)出錯(cuò)、多節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí),導(dǎo)致總線短路的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點(diǎn)在處于錯(cuò)誤嚴(yán)重狀態(tài)時(shí),可以進(jìn)行自動(dòng)關(guān)閉,這也確保了總線中其余節(jié)點(diǎn)不受影響。1.2.2 CAN總線的技術(shù)局限性CAN總線的技術(shù)局限性主要在三個(gè)層次中。首先是數(shù)據(jù)鏈路層。在數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層中,運(yùn)用一種靜態(tài)的優(yōu)先權(quán)格式,CAN總線采用了csMMCD方式進(jìn)行總線仲裁[71。但是當(dāng)通信量趨于網(wǎng)絡(luò)額定帶寬時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的數(shù)據(jù)延遲,則CAN總線的實(shí)時(shí)性將大幅下降。另外,CAN總線無(wú)法實(shí)現(xiàn)帶寬合理分配,對(duì)傳輸站點(diǎn)無(wú)法進(jìn)行時(shí)間約束,當(dāng)某節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)后重新發(fā)送時(shí),將長(zhǎng)時(shí)間的占用系統(tǒng)帶寬,從而影響其余站點(diǎn)的信息傳輸【8】。這些問(wèn)題影響了CAN總線在實(shí)時(shí)控制總線領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。其次,在CAN總線的物理層中,因?yàn)镃AN總線最初是為了解決汽車(chē)中各種控制器之間的數(shù)據(jù)通信(來(lái)源：[])而設(shè)計(jì)的,因此它的總線傳送距離比較短,不適合長(zhǎng)距離傳輸。最后,CAN總線沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)。目前都普遍認(rèn)可的有CA[.N和7蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文osEK【loi。CAL可以被認(rèn)為是不依賴于應(yīng)用的應(yīng)用層。/Net標(biāo)準(zhǔn)則具有應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)管理的功能性。工業(yè)應(yīng)用中主要代表開(kāi)放式分布系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)有CANopen[11】[12】和SDStl31。1.2.3 CAN總線研究動(dòng)態(tài)在理論和實(shí)驗(yàn)研究方面,國(guó)外的一些學(xué)者主要針對(duì)CAN總線數(shù)據(jù)鏈路層做了實(shí)時(shí)性方面的一些理論上的研究和改進(jìn)。葡萄牙學(xué)者L.Almeida等針對(duì)"IT-CAN的靈活性方面的欠缺提出了FTT-CAN協(xié)議【14】; Kaiser等對(duì)CAN協(xié)議的綜合集成做了大量工作。在國(guó)內(nèi),一些高等學(xué)校、科研單位也對(duì)CAN總線進(jìn)行了一些研究工作,其中浙江大學(xué)科研人員史久根等對(duì)CAN的實(shí)時(shí)性評(píng)價(jià)體系,西安電子科技大學(xué)信息與控制工程研究所對(duì)CAN總線的系統(tǒng)集成技術(shù)等方面做了大量研究。還有清華大學(xué)、山東大學(xué)、吉林大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)等科研人員對(duì)CAN總線網(wǎng)絡(luò)方面開(kāi)(來(lái)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(jī)公司也始終致力于CAN總線的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)推廣。這些研究工作無(wú)疑將大大推動(dòng)CAN總線在工業(yè)等方面的應(yīng)用。國(guó)外許多機(jī)構(gòu)以及大的電子處理器公司都在積極的關(guān)注和研究,并投入資金開(kāi)發(fā)CAN控制器。荷蘭Philips公司開(kāi)發(fā)的CAN控制芯片性能一直在不斷提高,美國(guó)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(kāi)發(fā)了大量高性能的CAN器件。著名的CAN組織C認(rèn)(CAN in Automaton)--直在負(fù)責(zé)研究CAN規(guī)范,推進(jìn)其新協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化,并不斷完善CAN協(xié)議,從規(guī)范上提高實(shí)時(shí)性和可靠性。1.3論文的主要研究?jī)?nèi)容本文是在分析CAN總線協(xié)議基礎(chǔ)上,研究CAN網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)方法,對(duì)比現(xiàn)有提高CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性的方法,設(shè)計(jì)新的優(yōu)先級(jí)提升算法,對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文進(jìn)行仿真,突破了CAN網(wǎng)絡(luò)主要依靠實(shí)際硬件及專(zhuān)業(yè)分析儀器進(jìn)行仿真研究的局限,拓展了研究CAN網(wǎng)絡(luò)性能的途徑。論文主要內(nèi)容如下:l、在分析CAN2.0協(xié)議基礎(chǔ)上,利用Microchip公司開(kāi)發(fā)的dsPIC33FJ256GP710器件中ECAN模塊與DMA控制器結(jié)合使用來(lái)實(shí)現(xiàn)CAN通信,為組建實(shí)際的CAN網(wǎng)絡(luò)提供了一種新的方式。2、分析了CAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)延模型,對(duì)比了現(xiàn)有提高CAN總線實(shí)時(shí)性能算法的特點(diǎn),針對(duì)高負(fù)載情況下實(shí)時(shí)性要求,設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)提升算法,并利用軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。3、針對(duì)目前CAN總線仿真研究主要依靠硬件模擬及專(zhuān)業(yè)設(shè)備分析的局限性,網(wǎng)絡(luò)仿真軟件,采用三層建模機(jī)制,設(shè)計(jì)了CAN網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了一種利用軟件對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真的嘗試,拓展了CAN網(wǎng)絡(luò)性能研究的方法。9

<12

  本文關(guān)鍵詞：CAN網(wǎng)絡(luò)通信及實(shí)時(shí)性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。