CAN_bus 總線在門禁系統中的應用

CAN_bus總線簡介

　　CAN-bus（ControllerAreaNetwork）即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。起先，CAN-bus被設計作為汽車環境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。比如：發動機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統中，均嵌入CAN控制裝置。由于其技術先進、可靠性高、功能完善、成本合理，CAN_busCAN-bus已被廣泛應用到各個自動化控制系統中。例如，在汽車電子、自動控制、智能大廈、電力系統、安防監控等各領域。

　　CAN-bus是一種多主方式的串行通訊總線，具有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km時，CAN-bus仍可提供高達5Kbps的數據傳輸速率。

CAN總線電平定義和通訊距離

　　CAN總線采用兩種互補的邏輯數值“顯性”和“隱性”。“顯性”（“Daminant”）數值表示邏輯“0”，而“隱性”（“Recessive”）表示邏輯“1”。當總線上同時出現“顯性”位和“隱性”位時，最終呈現在總線上的是“顯性”位。CAN_H和CAN_L表示CAN總線收發器與總線的兩接口引腳，信號是以兩線之間的“差分”電壓Vdiff形式出現。

　　在“隱性”狀態下，VCAN_H和VCAN_L被固定與平均電壓電平，Vdiff近似為零，此時VCAN_H和VCAN_L的標稱值為2.5V。“顯性”位以大于最小閥值的差分電壓表示，此時VCAN_H的標稱值為3.5V，VCAN_L的標稱值為1.5V。如圖1所示。在總線空閑狀態，發送隱性位。

　　CAN總線上任意兩個節點之間的最大傳輸距離與其通訊波特率有關，如表1所示。

　　這里最大通訊距離是指在同一條總線上任意兩個節點之間的距離。

　　CAN-bus的主要特性如下：

　　低成本的現場總線;

　　極高的總線利用率;

　　很遠的數據傳輸距離（長達10Km）;

　　高速的數據傳輸速率（高達1Mbps）;

　　多主結構依據優先權進行總線訪問;

　　可根據報文的ID決定接收或屏蔽該報文;

　　可靠的錯誤處理和檢錯機制;

　　發送的信息遭到破壞后，可自動重發;

　　節點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能;

　　報文不包含源地址或目標地址，僅用標志符來指示功能信息、優先級信息;

CAN-bus在門禁系統中的應用

　　作為公共安全的一個組成部分，門禁系統的可靠性、安全性、穩定性是一個很重要的指標。而CAN_bus所具有的高抗干擾能力、多主結構、可靠的出錯處理機制、節點在嚴重錯誤的情況下自動退出總線等特點，使CAN_bus總線在門禁系統中具有很強的優勢。在CAN_bus門禁系統中采用雙絞線作為傳輸介質，網絡連接采用總線連接方式。如圖2所示：

　　CAN控制器具有硬件仲裁機制，并且根據報文的ID決定其發送的優先權。因此在CAN網絡中，每個節點都可以作為主機發送數據，當有事件發生時，控制器不必等待主機的查詢就可以主動發送數據，這大大提高了系統的實時性;當數據發生錯誤時，CAN可以自動重發，這提高了系統的可靠性。

　　CAN控制器可以根據報文的ID決定是否接收或屏蔽改報文，使門禁控制器可以根據需要接收想要的信息，屏蔽不需要的信息，減輕了門禁控制器的通信管理任務，提高了系統的穩定性。

　　在傳統的RS485總線中，當一個節點發生錯誤時，會影響到整個系統的運行，甚至引起整個系統的癱瘓，維護成本高，網絡調試復雜。而CAN控制器在節點發生錯誤時自動進行錯誤出錯處理，當錯誤嚴重時自動退出總線功能，不會影響整個網絡的運行，使系統的安全性大大提高，同時降低了網絡調試的工作量，維護成本變低。