CAN總線及其在UPS網絡監控系統中的應用

1 引言

隨著網絡的普及，網絡的可靠性越來越受到人們的關注，而影響網絡可靠性的關鍵是網絡系統中的電源系統的可靠穩定，要求能對其運行狀態進行實時監控，及時發現異常情況和事故隱患，在出現異常和故障時迅速進行診斷并予以修復，最大限度地減少ups的停機時間即成必要。筆者針對不間斷電源系統，將can總線技術應用到系統的網絡監控中，并充分利用can能夠以較低的成本、較高的實時處理能力在強電磁干撓環境下可靠地工作的優點，開發出ups網絡監控系統。

2 can總線概況

can全稱為controller area network即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。can最初出現在80年代末的汽車工業中，由德國bosch公司最先提出。最初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，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。現在它已發展為一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。

2.1 can總線特點

can具有十分優越的特點，使人們樂于選擇，這些特性包括:

（1） 多主方式工作

網絡上任意節點可以在任何時刻主動的向任何其他節點發送消息,而不分主從;通信方式靈活，無需站地址等節點信息，可構成多機備份系統;

（2） 采用非破壞性總線仲裁技術

節點信息分成不同優先級，滿足不同實時要求。當幾個節點同時向網絡發送消息時,運用逐位仲裁原則,利用幀中開始部分的標識符,優先級低的節點主動停止發送數據,而優先級高的節點則不受任何影響的發送信息;

（3） 借助接受濾波的多點傳送

只需通過報文濾波可實現點對點、一點對多點，以及全局廣播等方式傳送，無需專門調度;

（4） 高速率、遠距離、低出錯率

can總線通信最高波特率可高達1mbps（采用雙絞線通訊距離40m）、最遠通訊距離為10km（可達5kbps），can協議采用crc校驗并提供相應的錯誤信息處理功能;

（5） 通信介質選擇靈活

通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活;

（6） 半雙工方式工作

ｃａｎ總線以半雙工的方式工作，一個節點發送消息，多個節點接收消息;

（7） 抗干擾性能強

它采用集散控制技術，既可以滿足控制的實時性和數據的實時采集及處理，又可以簡化系統接線、提高控制網絡的抗干擾能力。

2.2 can總線工作原理

ｃａｎ的通信介質為帶優先級的cs-ma/ca，網絡上任意節點可以在任何時刻主動的向任何其他節點發送消息,而不分主、從,即當發現總線空閑時,各節點都有權使用網絡。而當發生沖突時,采用非破壞性總線優先仲裁技術,由于每個節點的ｃａｎ總線接口必須接收總線上出現的所有信息,因此必然需要設置一個接收寄存器。先將信息接收,再根據接收的信息標識符決定是否需要讀取信息包中的數據。同時為了避免不必要的頻繁中斷，需要設置一個屏蔽寄存器來濾掉那些所在節點設備不感興趣的信息，獨立的can控制器sja1000裝配了一個多功能的驗收濾波器，該濾波器允許自動檢查id和數據字節，使用這些有效的濾波方法，對于某個節點來說，無效的信息可被防止存儲在接收緩沖器里，因此降低了主控制器的處理負載。由驗收代碼和屏蔽寄存器根據數據表給定算法來控制，接收到的數據會和驗收代碼寄存器中的值進行逐位比較，接收屏蔽寄存器定義與比較相關的位的位置（“0”=相關，“1”=不相關），只有收到信息的相應的位與驗收代碼寄存器相應的位相同，這條信息才會被接收。