現(xiàn)場總線CANbus與RS-485之間透明轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)

1 CANbus簡述

　　CAN現(xiàn)場總線技術(shù)是德國BOSCH公司于80年代初為解決現(xiàn)代汽車業(yè)中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)，目前已逐步應(yīng)用到其它領(lǐng)域的一種符合國際標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。CAN的主要技術(shù)特點(diǎn)有:

　　(1)對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻向網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從，通信方式靈活。

　　(2)采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以分成不同的優(yōu)先級，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動暫停數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)。之后，按優(yōu)先級高低，其它節(jié)點(diǎn)在總線空閑時(shí)依次進(jìn)行被暫停的數(shù)據(jù)傳送，有效地避免了總線沖突。

　　(3)每一幀的有效字節(jié)數(shù)最多為8個(gè)，幀傳送時(shí)間短，受干擾概率小，重發(fā)時(shí)間短。每一幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施，通信誤碼率低。

　　(4)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線接口的功能，避免影響總線上的其它節(jié)點(diǎn)的正常操作。

　　(5)通信距離最遠(yuǎn)達(dá)10km(5kB/s)，通信速率最高可達(dá)到1MB/s(40M)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目實(shí)際可達(dá)110個(gè)。通信介質(zhì)采用雙絞線，也可用光纖。

2 實(shí)現(xiàn)方法

　　CAN現(xiàn)場總線與RS-485總線的主要區(qū)別是：CAN總線是以幀為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的，且每幀均攜帶對應(yīng)的ID標(biāo)示符，而RS-485是以字節(jié)為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，不帶任何其它附屬信息。如果不考慮幀中的ID標(biāo)示符，那么這二種總線傳輸?shù)男畔⒕涂梢哉J(rèn)為完全相同。考慮到絕大多數(shù)應(yīng)用CAN總線的場合都不可能分配完系統(tǒng)中的ID標(biāo)示符資源，因而在系統(tǒng)中可以另分配一至多個(gè)ID標(biāo)示符給RS-485總線數(shù)據(jù)，即給總線透明轉(zhuǎn)換電路所用，收、發(fā)數(shù)據(jù)的ID標(biāo)識符可以不相同。CAN總線系統(tǒng)中的公用主控設(shè)備一般被設(shè)置成直通狀態(tài)，它可通過發(fā)送、接收具有不同ID標(biāo)示符的不同數(shù)據(jù)幀，方便地對網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備進(jìn)行管理和控制。對那些純粹靠幀數(shù)據(jù)本身而忽略ID標(biāo)示符的系統(tǒng)來說，這種不同總線之間的轉(zhuǎn)換更加簡單。

　　實(shí)現(xiàn)二種總線之間的透明轉(zhuǎn)換的基本過程是這樣的:電路加電進(jìn)入正常狀態(tài)后，首先以電路中保存的參數(shù)(如未初始化則以缺省參數(shù))對二個(gè)總線通信端口分別進(jìn)行初始化，并將所有通訊端口設(shè)置成中斷接收工作方式，在啟動內(nèi)部看門狗(Watchdog)后，電路等待外來數(shù)據(jù)的中斷。一旦某一總線端口有有效數(shù)據(jù)進(jìn)入，電路首先將這些數(shù)據(jù)讀入內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，置相關(guān)內(nèi)部標(biāo)志，關(guān)閉其它端口的中斷，以使接收端數(shù)據(jù)能及時(shí)被接收到。在下一數(shù)據(jù)到來之前，電路將及時(shí)通過另一端口將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去，直到緩沖區(qū)空。在這種轉(zhuǎn)換過程中，如果數(shù)據(jù)是自CANBUS一端流入，則電路只將幀內(nèi)數(shù)據(jù)讀入到緩沖區(qū)。相反，則電路在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)之前自動按設(shè)置將設(shè)定ID標(biāo)示符加到發(fā)送信息中，一旦轉(zhuǎn)換過程結(jié)束，所有端口又被允許中斷接收。電路中緩沖區(qū)一般可配置8k～32K字節(jié)的靜態(tài)RAM。