СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-7

Интерфейс CAN (Controller Area Net work, локальная сеть контроллеров) был разработан компанией Robert Bosch GmbH в 1980 х годах. В настоя щее время он широко распространён в автомобильной промышленности, автоматизации производства, энер гетике, технологиях «умного дома» и других областях. О ПИСАНИЕ ИНТЕРФЕЙСА CAN Интерфейс CAN предназначен для организации последовательных, высо конадёжных и недорогих каналов свя зи в распределённых системах управ ления. Он позволяет организовывать как мультиплексные каналы, так и вы сокоскоростные сети. Данный интер фейс имеет протокол, поддержива ющий возможность нахождения на магистрали нескольких ведущих уст ройств и обеспечивает передачу дан ных в реальном масштабе времени. Интерфейс обладает высокой поме хоустойчивостью благодаря коррек ции ошибок. Передача данных осуще ствляется кадрами, которые принима ются всеми устройствами сети. Кадр состоит из идентификатора длиной 11 бит для стандартного формата или 29 бит для расширенного формата и блока данных, содержащего от 0 до 8 байт. Идентификатор описывает содержимое пакета данных и служит для определения приоритета при по пытке одновременной передачи не сколькими устройствами. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2011 Скоростьпередачиданныхвыбирает ся исходя из расстояния, числа абонен товвсетииёмкостилиниисвязи.Оназа даётся программно и может составлять от десятка Кбод до единицМбод. Стандарт интерфейса CAN опреде ляет передачу данных независимо от физического уровня, т.е. канал связи может быть каким угодно, например, радиоканалом или оптоволокном. Однако на практике под CAN интер фейсом обычно подразумевается сеть с физическим каналом связи в виде дифференциальной пары проводов, определённым в стандарте ISO 11898. На рисунке 1 приведена схема подклю чения устройств к интерфейсу CAN. Стандартное назначение выводов для широко распространённого 9 кон тактного разъёма интерфейса CAN приведено на рисунке 2. Интерфейс CAN относится к типу се тей CR (Collision Resolution, разреше ние коллизий), в отличие от сетей типа CD (Collision Detect, обнаружение кол лизий), например Ethernet. Тип сетей CR обеспечивает приоритетный до ступ к передаче сообщения, что необ ходимо для промышленных устройств. Приоритетный доступ к передаче со общений в стандарте ISO 11898 реали зуют так называемые рецессивные и доминантные биты. В зависимости от типашины, объединяющей устройства CAN, эти биты могут принимать зна чение лог. 0 либо лог. 1. В таблице 1 приведены два примера организации шин, поясняющие образование управ ляющих битов. Спецификация интерфейса CAN из бегает описания двоичных значений сигналов, как лог. 0 либо лог. 1, с целью абстрагирования от среды передачи. Именно поэтому вместо них применя ются термины «рецессивный» и «доми нантный» биты. При этом подразуме вается, что при передаче одним уст ройством сети рецессивного бита, а другим доминантного, принят будет доминантный бит. Например, при реа лизации физического уровня с по мощьюрадиоканала отсутствие сигна ла означает рецессивный бит, а нали чие сигнала – доминантный. Стандарт сети требует от физическо го уровня передачи, чтобы доминант ный бит мог подавить рецессивный, но не наоборот. Например, в оптическом волокне доминантному биту долженсо ответствовать свет, арецессивному–его отсутствие. В электрическом проводе рецессивное состояние соответствует высокому потенциалуна линиисвязи, а доминантное–низкомупотенциалу, т.е. когда устройство подключает линию связи к нулевому потенциалу. Если ли ния находится в рецессивном состоя нии, перевестиеё в доминантное состо яние может любое устройство сети, на пример, включив свет в оптоволокне. Кадры и их форматы Кроме рецессивного и доминантно го битов, стандарт интерфейса CAN оперирует таким понятием, как кадр, который используется в протоколе об мена информациеймежду устройства ми. Каждый кадр представляет собой единый набор нескольких служебных битов и байтов. Существуют следую щие виды кадров: Устройство 2 Приёмопередатчик Устройство N Устройство 1 120 Ом 120 Ом Микроконтроллер CAN контроллер Рис. 1. Схема подключения устройств к интерфейсу CAN 1 CANL GND GND CANH V CC 2 3 4 6 7 8 9 5 Рис. 2. Стандартное назначение выводов для 9 контактного разъёма CAN интерфейса Микроконтроллеры и CAN интерфейс Олег Вальпа (Челябинская обл.) В статье приведено описание интерфейса CAN, схемы его подключения и библиотечных функций среды разработки mikroC для поддержки данного интерфейса микроконтроллером с примером программы на языке Си для организации связи между устройствами. © СТА-ПРЕСС