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CAN中繼器設計及其應用

時間:2023-05-01 12:13:22 電子通信論文 我要投稿
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CAN中繼器設計及其應用

摘要:闡述了CAN中繼器的重要作用,詳細分析了CAN中繼器的軟、硬件設計方法,并對其在食堂售飯系統(tǒng)中的應用作了分析說明。

    關鍵詞:CAN總線 CAN控制器 CAN中繼器

CAN總線是Bosch公司為現(xiàn)代汽車應用而推出的一種總線,與一般的通信總線相比,CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。CAN 總線現(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場控制、小區(qū)安防、環(huán)境監(jiān)控等眾多領域中。CAN總線為多主方式工作,網(wǎng)絡上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主從,通信方式靈活,且無需站地址等節(jié)點信息。

CAN中繼器是CAN總線系統(tǒng)組網(wǎng)的關鍵設備之一,在稍大型的CAN總線系統(tǒng)中經(jīng)常會用到中繼器。本文所討論的中繼器除了具有中繼功能以外,還具有一定的網(wǎng)橋功能。因為只要對中繼器的初始化參數(shù)進行適當配置,就能使中繼器既具有報文轉(zhuǎn)發(fā)功能,又具有報文過濾功能,這里只是借用了中繼器的名稱而已。

使用中繼器的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾方面:

(1)過濾通信量。中繼器接收一個子網(wǎng)的報文,只有當報文是發(fā)送給中繼器所連的另一個子網(wǎng)時,中繼器才轉(zhuǎn)發(fā),否則不轉(zhuǎn)發(fā)。

(2)擴大了通信距離,但代價是增加了一些存儲轉(zhuǎn)發(fā)延時。

(3)增加了節(jié)點的最大數(shù)目。

(4)各個網(wǎng)段可使用不同的通信速率。

(5)提高了可靠性。當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時,一般只影響個別網(wǎng)段。

(6)性能得到改善。

當然,使用中繼器也有一定的缺點,例如:

(1)由于中繼器對接收的幀要先存儲后轉(zhuǎn)發(fā),增加了延時。

(2)CAN總線的MAC子層并沒有流量控制功能。當網(wǎng)絡上的負荷很重時,可能因中繼器中緩沖區(qū)的存儲空間不夠而發(fā)生溢出,以致產(chǎn)生幀丟失的現(xiàn)象。

(3)中繼器若出現(xiàn)故障,對相鄰兩個子網(wǎng)的工作都將產(chǎn)生影響。

1 CAN中繼器硬件電路設計

圖1所示為CAN中繼器硬件結(jié)構(gòu)框圖。CAN中繼器主要由89C52和兩路CAN控制器接口組成。89C52作為CAN中繼器的微控制器,負責整個中繼器的監(jiān)控任務。兩路CAN控制器接口電路基本相同,都是由CAN通信控制器SJA1000、光電耦合電路和CAN總線驅(qū)動器82C250組成。CAN總線驅(qū)動器都采用帶隔離的DC/DC模塊單獨供電。這樣,不僅實現(xiàn)了兩路CAN接口之間的電氣隔離,也實現(xiàn)了中繼器與CAN總線的隔離。雖然這在一定程度上增加了中繼器硬件的復雜

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