(I) Caratteristiche del bus CAN
CAN è l'abbreviazione di Controller Area Network (CAN), sviluppato da BOSCH, un'azienda tedesca famosa per lo sviluppo e la produzione di elettronica automobilistica, e successivamente diventato uno standard internazionale (ISO11898). È uno dei bus di campo più utilizzati al mondo. In Nord America e in Europa occidentale, il protocollo CAN bus è diventato il bus standard per i sistemi di controllo computerizzati automobilistici e le LAN di controllo industriale integrate e utilizza il protocollo J1939 progettato specificamente per camion di grandi dimensioni e veicoli con macchinari pesanti con CAN come protocollo sottostante. Negli ultimi anni sono state enfatizzate la sua elevata affidabilità e la buona capacità di rilevamento degli errori ed è ampiamente utilizzato nei sistemi di controllo computerizzati automobilistici e negli ambienti industriali con temperature ambientali rigide, forti radiazioni elettromagnetiche e vibrazioni elevate.
Caratteristiche:
Lunga distanza di trasmissione (fino a 10 Km) e velocità di trasmissione veloce (fino a 1 MHz bps);
Un singolo bus può connettere fino a 110 nodi e il numero di nodi può essere facilmente ampliato;
Struttura multi-master, uguale stato di ciascun nodo, comoda rete regionale, elevato utilizzo del bus;
Tecnologia di arbitraggio bus ad alta-tempo reale e non{1}}distruttivo, nodi ad alta priorità senza ritardi;
I nodi CAN in errore si spegneranno automaticamente e interromperanno la connessione con il bus, senza influenzare la comunicazione del bus;
Il messaggio ha una struttura a frame breve e un checksum CRC hardware, la probabilità di interferenza è ridotta, il tasso di errore dei dati è estremamente basso;
Rileva automaticamente se il messaggio è stato inviato con successo o meno e può essere ritrasmesso automaticamente dall'hardware, quindi l'affidabilità della trasmissione è molto elevata;
Funzione di filtraggio dei messaggi hardware, ricevi solo le informazioni necessarie, riduci il carico sulla CPU, semplifica la preparazione del software;
(II) Caratteristiche del bus RS485
RS-485 adotta la modalità operativa half-duplex e supporta la comunicazione dati multipunto. La topologia della rete bus RS-485 generalmente adotta la struttura del tipo di bus corrispondente al terminale. Cioè, viene utilizzato un bus per collegare ciascun nodo in serie e non supporta la rete ad anello o a stella. RS-485 adotta una trasmissione bilanciata e una ricezione differenziale, quindi ha la capacità di sopprimere le interferenze di modo comune. Inoltre il ricetrasmettitore del bus ha un'elevata sensibilità, può rilevare tensioni fino a 200 mV, quindi il segnale di trasmissione può essere ripristinato oltre il chilometro. Alcuni ricetrasmettitori RS-485 modificano l'impedenza di ingresso per consentire la connessione allo stesso bus di un numero di nodi fino a otto volte superiore. L'applicazione più comune per RS-485 è la comunicazione all'interno di controllori logici programmabili in ambienti industriali.
Caratteristiche elettriche RS-485: la differenza di tensione tra le due linee varia da ± (2-6) V che il livello del segnale di interfaccia è ridotto, non è facile danneggiare il circuito di interfaccia del chip e il livello è compatibile con il livello TTL, può essere conveniente connettersi con circuiti TTL;
La velocità massima di trasmissione dati di RS-485 è 10Mbps;
L'interfaccia RS-485 prevede l'uso di una combinazione di driver bilanciato e ricevitore differenziale, capacità di miglioramento della modalità secca anti-comune-, ovvero una buona interferenza antirumore;
La distanza massima di trasmissione dell'interfaccia RS-485 è standardizzata a 4000 piedi, ma in pratica può arrivare fino a 3000 m. L'interfaccia RS-485 consente il collegamento di un massimo di 128 ricetrasmettitori sul bus. L'interfaccia RS-485 consente di collegare fino a 128 ricetrasmettitori al bus, ovvero ha funzionalità multistazione, ma solo un trasmettitore alla volta può trasmettere sul bus RS-485;
L'interfaccia RS-485 ha una buona resistenza alle interferenze dovute al rumore, la lunga distanza di trasmissione e la funzionalità multistazione e altri vantaggi la rendono l'interfaccia seriale preferita;
Interfaccia RS485 composta da rete half-duplex, generalmente solo due cavi di collegamento, l'interfaccia è dotata di trasmissione schermata con doppino intrecciato.
(III) Applicazioni bus CAN e bus RS485
In passato, la comunicazione tra PC e dispositivi intelligenti veniva effettuata con l'aiuto di RS232, RS485, Ethernet e altri metodi, principalmente a seconda delle specifiche dell'interfaccia del dispositivo. Ma RS232, RS485 possono rappresentare solo la comunicazione del livello multimediale fisico e del livello di collegamento, se si desidera ottenere un accesso bidirezionale ai dati, è necessario scrivere le proprie applicazioni di comunicazione, ma la maggior parte di questo programma non può soddisfare le specifiche ISO/OSI, può ottenere solo una singola funzione, per un singolo tipo di apparecchiatura, il programma non ha la generalità.
Nei dispositivi RS232 o RS485 in una rete di dispositivi, se il numero di dispositivi è superiore a 2, è necessario utilizzare RS485 come mezzo di comunicazione, è possibile realizzare apparecchiature di rete RS485 per interagire con le informazioni solo tramite il dispositivo "principale (Master), il dispositivo principale è solitamente un PC e questo dispositivo Questo dispositivo master è solitamente un PC e questo tipo di dispositivo consente solo l'esistenza di un dispositivo master nella rete e il resto è tutto dai dispositivi (Slave). La tecnologia Fieldbus si basa sul modello ISO/OSI, con un sistema di supporto software completo per risolvere il controllo del bus, il rilevamento dei conflitti, la manutenzione del collegamento e altri problemi. I dispositivi bus di campo formano automaticamente una rete, non esistono dispositivi master/slave o consentono l'esistenza di più master. Allo stesso livello, i prodotti di diversi produttori possono essere scambiati e i dispositivi sono interoperabili tra loro.
Al giorno d'oggi esistono molti formati di bus, quali sono le caratteristiche del CAN rispetto agli altri bus? Prima di tutto, confronta il familiare bus 485, il bus 485 è solo uno standard di livello, non un nuovo protocollo, e 232 è quasi lo stesso, ovviamente, quindi non è molto appropriato, ma ti aiuta a capire.
(IV) Bus CAN PK Bus RS485
CAN (Controller Area Network) appartiene alla categoria dei bus di campo, è un supporto efficace per il controllo distribuito o il controllo in tempo reale-della rete di comunicazione seriale. Rispetto all'attuale sistema di controllo distribuito RS-485 basato sulla linea R, il sistema di controllo distribuito basato sul bus CAN presenta un'ovvia superiorità nei seguenti aspetti:
(1) Il controller CAN funziona in modalità multi-master, ciascun nodo nella rete può basarsi sulla priorità di accesso al bus (a seconda dell'identificatore del messaggio) utilizzando una struttura senza perdite del metodo di arbitraggio bit-per-bit per competere per inviare dati al bus, e il protocollo CAN ha abolito la codifica dell'indirizzo della stazione e invece di codificare i dati di comunicazione, che consente a diversi nodi di ricevere gli stessi dati contemporaneamente, queste caratteristiche fanno sì che il bus CAN costituisca il Queste caratteristiche rendono la comunicazione dei dati tra i nodi della rete bus CAN in tempo reale- ed è facile formare una struttura ridondante per migliorare l'affidabilità e la flessibilità del sistema. L'uso di RS-485 può costituire solo un sistema con struttura master{8}}slave e il metodo di comunicazione può essere effettuato solo sotto forma di polling da parte della stazione master, quindi il tempo reale e l'affidabilità del sistema sono scarsi.
(2) Il bus CAN è collegato al bus fisico tramite le due uscite CANH e CANL del chip di interfaccia del controller CAN 82C250 e lo stato del terminale CANH può essere solo alto o sospeso e il terminale CANL può essere solo basso o sospeso. Ciò garantisce che non si verifichino fenomeni come nella rete RS-485, quando si verifica un errore nel sistema e ci sono più nodi che inviano dati al bus contemporaneamente, con il risultato che il bus presenta un cortocircuito, danneggiando così alcuni nodi. E il nodo CAN in caso di errori gravi con funzione di uscita di spegnimento automatico, in modo che il bus sugli altri nodi dell'operazione non venga influenzato, in modo da garantire che non si verifichino fenomeni nella rete, dovuti a singoli nodi che hanno problemi, rendendo il bus nello stato di "deadlock".
(3) CAN ha un protocollo di comunicazione perfetto, può essere realizzato dal chip del controller CAN e dal suo chip di interfaccia, che riduce notevolmente la difficoltà di sviluppo del sistema, accorcia il ciclo di sviluppo, questi sono solo protocolli elettrici RS-485 che non possono essere confrontati.