工程電氣安裝調(diào)試工

CAN總線多用于工控和汽車領(lǐng)域，在CAN總線的開發(fā)測試階段，需要對其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)功能，網(wǎng)路整合等進(jìn)行開發(fā)測試，需要虛擬、半虛擬、全實(shí)物仿真測試平臺(tái)，并且必須測試各節(jié)點(diǎn)是否符合ISO11898中規(guī)定的錯(cuò)誤響應(yīng)機(jī)制等，所以CAN總線的開發(fā)需要專業(yè)的開發(fā)測試工具，并且在生產(chǎn)階段也需要一批簡單易用的生產(chǎn)線測試工具。CAN總線開發(fā)測試工具的主要供應(yīng)商有ZLG、Passion IXXAT、IHR、Vector、Intrepidcs、Passion Warwick、LAIKE等。常用的開發(fā)測試工具如CANScope、CANalyst-II、Passiontech DiagRA、canAnalyser、X-Analyser、AutoCAN、CANspider，LAIKE CANTest等。

在CAN總線中存在5種錯(cuò)誤類型，它們互相并不排斥，下面簡單介紹一下它們的區(qū)別、產(chǎn)生的原因及處理方法。

位錯(cuò)誤:向總線送出一位的某個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)也在監(jiān)視總線，當(dāng)監(jiān)視到總線位的電平和送出的電平不同時(shí)，則在該位時(shí)刻檢測到一個(gè)位錯(cuò)誤。但是在仲裁區(qū)的填充位流期間或應(yīng)答間隙送出隱性位而檢測到顯性位時(shí)，不認(rèn)為是錯(cuò)誤位。送出認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)注的發(fā)送器，在檢測到顯性位時(shí)也不認(rèn)為是錯(cuò)誤位。

填充錯(cuò)誤:在使用位填充方法進(jìn)行編碼的報(bào)文中，出現(xiàn)了第6個(gè)連續(xù)相同的位電平時(shí)，將檢 測出一個(gè)填充錯(cuò)誤。

CRC錯(cuò)誤:CRC序列是由發(fā)送器CRC計(jì)算的結(jié)果組成的。接收器以和發(fā)送器相同的方法計(jì)算CRC。如果計(jì)算的結(jié)果和接收到的CRC序列不同，則檢測出一個(gè)CRC錯(cuò)誤。

形式錯(cuò)誤: 當(dāng)固定形式的位區(qū)中出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)非法位時(shí)，則檢測到一個(gè)形式錯(cuò)誤。

應(yīng)答錯(cuò)誤:在應(yīng)答間隙，發(fā)送器未檢測到顯性位時(shí)，則由它檢測出一個(gè)應(yīng)答錯(cuò)誤。

檢測到出錯(cuò)條件的節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)任何節(jié)點(diǎn)檢測出位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、形式錯(cuò)誤或應(yīng)答錯(cuò)誤時(shí)，由該節(jié)點(diǎn)在下一位開始發(fā)送出錯(cuò)誤標(biāo)志。

當(dāng)檢測到CRC錯(cuò)誤時(shí)。出錯(cuò)標(biāo)志在應(yīng)答界定符后面那一位開始發(fā)送.除非其他出錯(cuò)條件的錯(cuò)誤標(biāo)志已經(jīng)開始發(fā)送。

在CAN總線中，任何一個(gè)單元可能處于下列3種故障狀態(tài)之一:錯(cuò)誤激活狀態(tài)(ErrorActive)、錯(cuò)誤認(rèn)可狀態(tài)(Error Passitive)和總線關(guān)閉狀態(tài)(Bus off)。

錯(cuò)誤激活單元可以照常參和總線通信，并且當(dāng)檢測到錯(cuò)誤時(shí)，送出一個(gè)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。錯(cuò)誤 認(rèn)可節(jié)點(diǎn)可參和總線通信，但是不允許送出活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。當(dāng)其檢測到錯(cuò)誤時(shí)，只能送出認(rèn)可錯(cuò) 誤標(biāo)志，并且發(fā)送后仍為錯(cuò)誤認(rèn)可狀態(tài)，直到下一次發(fā)送初始化?？偩€關(guān)閉狀態(tài)不允許單元對總 線有任何影響。

為了界定故障，在每個(gè)總線單元中都設(shè)有2個(gè)計(jì)數(shù):發(fā)送出錯(cuò)計(jì)數(shù)和接收出錯(cuò)計(jì)數(shù)。這些 計(jì)數(shù)按照下列規(guī)則進(jìn)行。

(1)接收器檢查出錯(cuò)誤時(shí)，接收器錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器加1，除非所有檢測錯(cuò)誤是發(fā)送活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志或超載標(biāo)志期間的位錯(cuò)誤。

(2)接收器在送出錯(cuò)誤標(biāo)志后的第一位檢查出顯性位時(shí)，錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器加8。

(3)發(fā)送器送出一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)志時(shí)，發(fā)送器錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器加8。有兩種情況例外:其一是如果發(fā) 送器為錯(cuò)誤認(rèn)可，由于未檢測到顯性位應(yīng)答或檢測到應(yīng)答錯(cuò)誤，并且在送出其認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志時(shí)，未檢測到顯性位;另外一種情況是如果仲裁器件產(chǎn)生填充錯(cuò)誤，發(fā)送器送出一個(gè)隱性位錯(cuò)誤標(biāo)志，而檢測到的是顯性位。除以上兩種情況外，發(fā)送器錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)不改變。

(4)發(fā)送器送出一個(gè)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志或超載標(biāo)志時(shí)，檢測到位錯(cuò)誤，則發(fā)送器錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器加8。

(5)在送出活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志、認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志或超載錯(cuò)誤標(biāo)志后，任何節(jié)點(diǎn)都最多允許連續(xù)7個(gè)顯性位。在檢測到第11個(gè)連續(xù)顯性位后，或緊隨認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志檢測到第8個(gè)連續(xù)的顯性位，以及附加的8個(gè)連續(xù)的顯性位的每個(gè)序列后，每個(gè)發(fā)送器的發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)都加8，并且每個(gè)接收器的接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)也加8。

(6)報(bào)文成功發(fā)送后，發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)減1，除非計(jì)數(shù)值已經(jīng)為0。

(7)報(bào)文成功發(fā)送后，如果接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)處于1~197之間，則其值減1;如果接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)為0，則仍保持為0;如果大于127，則將其值記為119~127之間的某個(gè)數(shù)值。

(8)當(dāng)發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)等于或大于128，或接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)等于或大于128時(shí)，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入錯(cuò)誤認(rèn),可狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)送出一個(gè)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。

(9)當(dāng)發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器大于或等于256時(shí)，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入總線關(guān)閉狀態(tài)。

(1O)當(dāng)發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)均小于或等于127時(shí)，錯(cuò)誤認(rèn)可節(jié)點(diǎn)再次變?yōu)殄e(cuò)誤激活節(jié)點(diǎn)。

(11)在檢測到總線上11個(gè)連續(xù)的隱性位發(fā)送128次后，總線關(guān)閉節(jié)點(diǎn)將變?yōu)?個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器均為0的錯(cuò)誤激活節(jié)點(diǎn)。

(12)當(dāng)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器數(shù)值大于96時(shí)，說明總線被嚴(yán)重干擾。

如果系統(tǒng)啟動(dòng)期間僅有1個(gè)節(jié)點(diǎn)掛在總線上，此節(jié)點(diǎn)發(fā)出報(bào)文后，將得不到應(yīng)答，檢查出錯(cuò)誤并重復(fù)該報(bào)文，此時(shí)該節(jié)點(diǎn)可以變?yōu)殄e(cuò)誤認(rèn)可節(jié)點(diǎn)，但不會(huì)因此關(guān)閉總線。\

1、汽車制造中的應(yīng)用

應(yīng)用CAN總線，可以減少車身布線，進(jìn)一步節(jié)省了成本，由于采用總線技術(shù)，模塊之間的信號傳遞僅需要兩條信號線。布線局部化，車上除掉總線外其他所有橫貫車身的線都不再需要了，節(jié)省了布線成本。CAN總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，CAN總線具有線間干擾小、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。CAN總線專為汽車量身定做，充分考慮到了汽車上惡劣工作環(huán)境，比如點(diǎn)火線圈點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大的反充電壓，電渦流緩沖器切斷時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)倉100℃左右的高溫。

隨著安全性能日益受到重視,安全氣囊也將逐漸增多,以前是在駕駛員前面安裝一個(gè),今后側(cè)面與后座都會(huì)安裝安全氣囊,這些氣囊通過傳感器感受碰撞信號,通過 CAN總線將傳感器信號傳送到一個(gè)中央處理器內(nèi),控制各安全氣囊的啟動(dòng)彈出動(dòng)作。同時(shí),先進(jìn)的防盜設(shè)計(jì)也正基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。首先,確認(rèn)鑰匙合法性的校驗(yàn)信息通過CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞,改進(jìn)了加密算法,其校驗(yàn)的信息比以往的防盜系統(tǒng)更豐富;其次,車鑰匙、防盜控制器和發(fā)動(dòng)機(jī)控制器相互儲(chǔ)存對方信息,而且在校驗(yàn)碼中攙雜隨機(jī)碼,無法進(jìn)行破譯,從而提高防盜系統(tǒng)的安全性。而這些功能的實(shí)現(xiàn)無一不借助CAN總線來完成,CAN總線成為汽車智能化控制的"定海神針"。

在現(xiàn)代轎車的設(shè)計(jì)中,CAN已經(jīng)成為必須采用的裝置。奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃、雷諾等汽車都采用了CAN作為控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。據(jù)報(bào)道,中國首輛CAN 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)混合動(dòng)力轎車已在奇瑞公司試裝成功,并進(jìn)行了初步試運(yùn)行。在上海大眾的帕薩特和POLO汽車上也開始引入了CAN總線技術(shù)。但總的來說,目前 CAN總線技術(shù)在我國汽車工業(yè)中的應(yīng)用尚處于試驗(yàn)和起步階段,絕大部分的汽車還沒有采用汽車總線設(shè)計(jì)。國內(nèi)在技術(shù)、設(shè)計(jì)和應(yīng)用上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)總線的"深造"勢在必行。

2、大型儀器設(shè)備中的應(yīng)用

大型儀器設(shè)備是一種參照一定步驟對多種信息采集、處理、控制、輸出等操作的復(fù)雜系統(tǒng)。過去這類儀器設(shè)備的電子系統(tǒng)往往是在結(jié)構(gòu)和成本方面占據(jù)相當(dāng)大的部分，而且可靠性不高。采用CAN總線技術(shù)后，在這方面有了明顯改觀。

以醫(yī)療設(shè)備為例，病理分布式監(jiān)控系統(tǒng)分別由中央控制式的中央監(jiān)控單元和現(xiàn)場采集單元。 現(xiàn)場采集單元對醫(yī)院各室診斷測量儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)、圖像的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、存貯; 中央監(jiān)控單元可以定期或不定期地從現(xiàn)場采集單元獲取數(shù)據(jù)并完成圖像監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、打印及數(shù)據(jù)庫管理。中央監(jiān)控單元和現(xiàn)場采集單元之間通過CAN總線連接在一起，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，中央監(jiān)控單元處于主控位置，而現(xiàn)場采集單元可以隨時(shí)響應(yīng)中央監(jiān)控單元的命令。其現(xiàn)場采集單元由單片機(jī)8C552及采集、存儲(chǔ)、顯示、遙控和通信模塊組成,每個(gè)現(xiàn)場采集單元可與10個(gè)測量儀器相接。

Can總線是針對測控領(lǐng)域設(shè)計(jì)的，所以一次傳輸?shù)膱?bào)文量很小，一次報(bào)文量最大能夠承載的數(shù)據(jù)上限為8字節(jié)，這種小數(shù)據(jù)量的傳輸一方面能夠使得低優(yōu)先級事務(wù)的傳輸，另一方面也非常符合測控需求。針對can總線技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于大型儀器系統(tǒng)模塊化之間的互相通信，采用模塊化組網(wǎng)的方式構(gòu)建大型儀器系統(tǒng)。

3、工業(yè)控制中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革,而工業(yè)控制的網(wǎng)絡(luò)化,更拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間,帶來新的發(fā)展機(jī)遇。在廣泛的工業(yè)領(lǐng)域，CAN總線可作為現(xiàn)場設(shè)備級的通信總線，而且與其他的總線相比，具有很高的可靠性和性能價(jià)格比。這將是CAN技術(shù)開發(fā)應(yīng)用的一個(gè)主要的方向。

例如，瑞士一家公司開發(fā)的軸控制系統(tǒng)ACS-E就帶有CAN接口。該系統(tǒng)可作為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)從站，用于控制機(jī)床、機(jī)器人等。一方面通過CAN總線上上位機(jī)通信，另一方面可通過CAN總線對數(shù)字式伺服電機(jī)進(jìn)行控制。通過CAN總線最多可連接6臺(tái)數(shù)字式伺服電機(jī)。

目前CAN總線技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用越來越普遍。國際上一些著名的工程機(jī)械大公司如CAT、VOLVO、利勃、海爾等都在自己的產(chǎn)品上廣泛采用CAN總線技術(shù)，大大提高了整機(jī)的可靠性、可檢測和可維修性，同時(shí)提高了智能化水平。而在國內(nèi)，CAN總線控制系統(tǒng)也開始在工程汽車的控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，在工程機(jī)械行業(yè)中也正在逐步推廣應(yīng)用。

4、智能家庭和生活小區(qū)管理中的應(yīng)用

小區(qū)智能化是一個(gè)綜合性系統(tǒng)工程，要從其功能、性能、成本、擴(kuò)充能力及現(xiàn)代相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用等多方面來考慮?；谶@樣的需求，采用CAN技術(shù)所設(shè)計(jì)的家庭智能管理系統(tǒng)比較適合用于多表遠(yuǎn)傳、防盜、防火、防可燃?xì)怏w泄漏、緊急救援、家電控制等方面。

CAN總線是小區(qū)管理系統(tǒng)的一部分，負(fù)責(zé)將家庭中的一些數(shù)據(jù)和信號收集起來，并送到小區(qū)管理中心處理，CAN總線上的節(jié)點(diǎn)是每戶的家庭控制器、小區(qū)的三表抄收系統(tǒng)和報(bào)警監(jiān)測系統(tǒng)，每戶的家庭控制系統(tǒng)可通過總線發(fā)送報(bào)警信號，定期向自動(dòng)抄表系統(tǒng)發(fā)送三表數(shù)據(jù)，并接收小區(qū)管理系統(tǒng)的通告信息，如欠費(fèi)通知、火警警報(bào)等。

該系統(tǒng)充分利用CAN技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，構(gòu)成住宅小區(qū)智能化檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)集多表集抄、防盜報(bào)警、水電控制、緊急求助、煤氣泄漏報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警和供電監(jiān)控子系統(tǒng)等功能，并提供遠(yuǎn)程通訊服務(wù)。

5、機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中的應(yīng)用

制造車間底層設(shè)備自動(dòng)化，近幾年仍是我國開展新技術(shù)研究和新技術(shù)應(yīng)用工程及產(chǎn)品開發(fā)的主要領(lǐng)域，其市場需求不斷增大且越發(fā)活躍，競爭也日益激烈。伴隨著工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化，目前機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用大多要求采用機(jī)器人生產(chǎn)方式，這就要求多臺(tái)機(jī)器人能通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)。隨之而來的是，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，這種連網(wǎng)的多機(jī)器人系統(tǒng)的調(diào)度、維護(hù)工作也變得尤為重要。制造車間底層電氣裝置聯(lián)網(wǎng)是近幾年內(nèi)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。其電器裝置包括有:運(yùn)動(dòng)控制器、基于微處理器的傳感器、專用設(shè)備控制器等底層設(shè)備;在這些裝置所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)上另有車間級管理機(jī)、監(jiān)控機(jī)或生產(chǎn)單元控制器等非底層裝置。結(jié)合實(shí)際情況和要求，將機(jī)器人控制器視為運(yùn)動(dòng)控制器。

把CAN總線技術(shù)充分應(yīng)用于現(xiàn)有的控制器當(dāng)中，將可開發(fā)出高性能的多機(jī)器人生產(chǎn)線系統(tǒng)。利用現(xiàn)有的控制技術(shù)，結(jié)合CAN技術(shù)和通信技術(shù)，通過對現(xiàn)有的機(jī)器人控制器進(jìn)行硬件改進(jìn)和軟件開發(fā)，并相應(yīng)地開發(fā)出上位機(jī)監(jiān)控軟件，從而實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)器人的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。最終實(shí)現(xiàn)基于CAN網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人生產(chǎn)線集成系統(tǒng)。這樣做的好處很多，例如實(shí)現(xiàn)單根電纜串接全部設(shè)備，節(jié)省安裝維護(hù)開銷;提高實(shí)時(shí)性，信息可共享;提高多控制器系統(tǒng)的檢測、診斷和控制性能;通過離線的任務(wù)調(diào)度、作業(yè)的下載以及錯(cuò)誤監(jiān)控等技術(shù)，把一部分人從機(jī)器人工作的現(xiàn)場徹底脫離出來。

CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。由于其良好的性能及獨(dú)特的設(shè)計(jì),CAN總線越來越受到人們的重視，它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用是最廣泛的。世界上一些著名的汽車制造廠商大都采用了CAN總線來實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。同時(shí),由于CAN總線本身的特點(diǎn),其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè),而向自動(dòng)控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。CAN已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn),并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。