CAN總線及其在UPS網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

1 引言

隨著網(wǎng)絡的普及，網(wǎng)絡的可靠性越來越受到人們的關(guān)注，而影響網(wǎng)絡可靠性的關(guān)鍵是網(wǎng)絡系統(tǒng)中的電源系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定，要求能對其運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)異常情況和事故隱患，在出現(xiàn)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(tǒng)，將can總線技術(shù)應用到系統(tǒng)的網(wǎng)絡監(jiān)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(huán)境下可靠地工作的優(yōu)點，開發(fā)出ups網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)。

2 can總線概況

can全稱為controller area network即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。can最初出現(xiàn)在80年代末的汽車工業(yè)中，由德國bosch公司最先提出。最初被設計作為汽車環(huán)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(wǎng)絡，發(fā)動機管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中均嵌入can控制裝置?，F(xiàn)在它已發(fā)展為一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡。

2.1 can總線特點

can具有十分優(yōu)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(wǎng)絡上任意節(jié)點可以在任何時刻主動的向任何其他節(jié)點發(fā)送消息,而不分主從;通信方式靈活，無需站地址等節(jié)點信息，可構(gòu)成多機備份系統(tǒng);

（2） 采用非破壞性總線仲裁技術(shù)

節(jié)點信息分成不同優(yōu)先級，滿足不同實時要求。當幾個節(jié)點同時向網(wǎng)絡發(fā)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(yōu)先級低的節(jié)點主動停止發(fā)送數(shù)據(jù),而優(yōu)先級高的節(jié)點則不受任何影響的發(fā)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(xiàn)點對點、一點對多點，以及全局廣播等方式傳送，無需專門調(diào)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(xié)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(zhì)選擇靈活

通信介質(zhì)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(jié)點發(fā)送消息，多個節(jié)點接收消息;

（7） 抗干擾性能強

它采用集散控制技術(shù)，既可以滿足控制的實時性和數(shù)據(jù)的實時采集及處理，又可以簡化系統(tǒng)接線、提高控制網(wǎng)絡的抗干擾能力。

2.2 can總線工作原理

ｃａｎ的通信介質(zhì)為帶優(yōu)先級的cs-ma/ca，網(wǎng)絡上任意節(jié)點可以在任何時刻主動的向任何其他節(jié)點發(fā)送消息,而不分主、從,即當發(fā)現(xiàn)總線空閑時,各節(jié)點都有權(quán)使用網(wǎng)絡。而當發(fā)生沖突時,采用非破壞性總線優(yōu)先仲裁技術(shù),由于每個節(jié)點的ｃａｎ總線接口必須接收總線上出現(xiàn)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(jù)接收的信息標識符決定是否需要讀取信息包中的數(shù)據(jù)。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(jié)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(shù)據(jù)字節(jié)，使用這些有效的濾波方法，對于某個節(jié)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(jù)數(shù)據(jù)表給定算法來控制，接收到的數(shù)據(jù)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(guān)的位的位置（“0”=相關(guān)，“1”=不相關(guān)），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。