Hệ thống thông tin công nghiệp Chương 12

CAN (Controller Area Network) xuất phát là một phát triển chung của hai hãng Bosch và Intel Lúc ₫ầu ₫ược sử dụng trong công nghiệp ôtô Công nghệ này cũng ₫ã thâm nhập ₫ược vào một số lĩnh vực tự ₫ộng hóa quá trình công nghiệp. Chuẩn hóa quốc tế trong ISO 11898 6.3 CAN © 2006 - HMS 3 2. Kiến trúc giao thức Phần chính của lớp vật lý: — truyền tín hiệu, phương thức ₫ịnh thời, tạo nhịp bit (bit timing), phương pháp mã hóa bit và ₫ồng bộ hóa. — không qui ₫ịnh các ₫ặc tính của các bộ thu phát, với...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống thông tin công nghiệp Chương 12 Hệ thống thông tin công nghiệp 6.3 CAN 4/15/2006 6.3 CAN 1. Giới thiệu chung 2. Kiến trúc giao thức 3. Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn 4. Cơ chế giao tiếp 5. Cấu trúc bức ₫iện 6. Bảo toàn dữ liệu 7. Các hệ thống dựa trên CAN 6.3 CAN © 2006 - HMS 2 1. Giới thiệu chung CAN (Controller Area Network) xuất phát là một phát triển chung của hai hãng Bosch và Intel Lúc ₫ầu ₫ược sử dụng trong công nghiệp ôtô Công nghệ này cũng ₫ã thâm nhập ₫ược vào một số lĩnh vực tự ₫ộng hóa quá trình công nghiệp. Chuẩn hóa quốc tế trong ISO 11898 6.3 CAN © 2006 - HMS 3 2. Kiến trúc giao thức Phần chính của lớp vật lý: — truyền tín hiệu, phương thức ₫ịnh thời, tạo nhịp bit (bit timing), phương pháp mã hóa bit và ₫ồng bộ hóa. — không qui ₫ịnh các ₫ặc tính của các bộ thu phát, với mục ₫ích cho phép lựa chọn môi trường truyền cũng như mức tín hiệu thích hợp cho từng lĩnh vực ứng dụng. Lớp liên kết dữ liệu: — Lớp ₫iều khiển truy nhập môi trường (MAC) là phần cốt lõi trong kiến trúc giao thức CAN. Lớp MAC có trách nhiệm tạo khung thông báo, ₫iều khiển truy nhập môi trường, xác nhận thông báo và kiểm soát lỗi. — Lớp ₫iều khiển liên kết logic (LLC) ₫ề cập tới các dịch vụ gửi dữ liệu và yêu cầu dữ liệu từ xa, thanh lọc thông báo, báo cáo tình trạng quá tải và hồi phục trạng thái. 6.3 CAN © 2006 - HMS 4 CAL, DeviceNet, SDS Líp øng dông Líp 3-6 (Kh«ng thÓ hiÖn) LLC - §iÒu khiÓn liªn kÕt logic Líp liªn kÕt MAC - §iÒu khiÓn truy d÷ liÖu CAN nhËp m«i tr−êng M· hãa bit, T¹o nhÞp/®ång bé nhÞp Líp vËt lý (Bé thu ph¸t) M«i tr−êng truyÒn dÉn 6.3 CAN © 2006 - HMS 5 3. Cấu trúc mạng & KT truyền dẫn CAN không qui ₫ịnh cụ thể về chuẩn truyền dẫn cũng như môi trường truyền thông Cáp ₫ôi dây xoắn kết hợp với chuẩn RS-485 ₫ược sử dụng rộng rãi nhất (cấu trúc mạng thích hợp nhất là ₫ường trục/₫ường nhánh, chiều dài ₫ường nhánh < 0.3m) Phương pháp truy nhập bus CSMA/CA, tốc ₫ộ truyền tối ₫a là 1Mbit/s ở khoảng cách 40m và 50kbit/s ở khoảng cách 1000m. Hai trạng thái logic của tín hiệu là mức trội (dominant) và mức lặn (recessive) Nhồi bit (bit 0 sau 5 bit 1) + NRZ 6.3 CAN © 2006 - HMS 6 4. Cơ chế giao tiếp Truy nhập bus: CSMA/CA Đặc trưng của CAN là phương pháp ₫ịnh ₫ịa chỉ và giao tiếp hướng ₫ối tượng Tự do, linh hoạt theo kiểu yêu cầu-₫áp ứng Một trạm gửi dữ liệu bằng khung REMOTE FRAME Trạm có khả năng cung cấp nội dung thông tin ₫ó sẽ gửi trả lại một khung dữ liệu DATA FRAME có cùng mã căn cước với khung yêu cầu 6.3 CAN © 2006 - HMS 7 5. Cấu trúc bức ₫iện Mỗi thông báo ₫ược coi là một ₫ối tượng, có một căn cước riêng biệt (IDENTIFIER, 11/29 bit) 4 kiểu bức ₫iện: — Khung dữ liệu (DATA FRAME) mang dữ liệu từ một trạm gửi tới các trạm nhận. — Khung yêu cầu dữ liệu (REMOTE FRAME) ₫ược gửi từ một trạm yêu cầu truyền khung dữ liệu. — Khung lỗi (ERROR FRAME) ₫ược gửi từ bất kỳ trạm nào phát hiện lỗi bus. — Khung quá tải (OVERLOAD FRAME) tạo một khoảng cách thời gian bổ sung giữa hai khung dữ liệu hoặc yêu cầu dữ liệu trong trường hợp một trạm bị quá tải. Giữa hai khung ít nhất 3 bit lặn (INTERSPACE) 6.3 CAN © 2006 - HMS 8 Khung dữ liệu/yêu cầu dữ liệu Kho¶ng c¸ch gi÷a 2 khung hoÆc khung qu¸ t¶i (Interframe Space / Overload Frame) Sè bit 1 12 hoÆc 32 6 0...64 15 1 1 1 7 Khëi ®Çu khung KÕt thóc khung (Start of Frame) (End of Frame) Ph©n xö X¸c nhËn ACK (Arbitration Field) (1 bit ACK slot, 1 bit ACK delimiter) KiÓm so¸t lçi CRC §iÒu khiÓn D÷ liÖu (15 bit CRC sequence, (Control Field) (Data Field) 1 bit CRC delimiter) 6.3 CAN © 2006 - HMS 9 Khung dữ liệu/yêu cầu dữ liệu Khởi ₫ầu khung là một bit trội, sử dụng cho ₫ồng bộ hóa. Ô phân xử là mức ưu tiên của bức ₫iện, chiều dài 12 bit (khung chuẩn) và 32 bit (khung mở rộng): — mã căn cước dài 11 hoặc 29 bit. — bit RTR (Remote Transmission Request), phân biệt giữa khung dữ liệu (bit trội) và khung yêu cầu dữ liệu (bit lặn). Ô ₫iều khiển dài 6 bit, trong ₫ó 4 bit cuối mã hóa chiều dài dữ liệu (bit trội = 0, bit lặn = 1). Ô dữ liệu có chiều dài từ 0..8 byte, trong ₫ó mỗi byte ₫ược truyền ₫i theo thứ tự từ bit có giá trị cao nhất (MSB) ₫ến bit có giá trị thấp nhất (LSB). 6.3 CAN © 2006 - HMS 10 Khung dữ liệu/yêu cầu dữ liệu Ô kiểm soát lỗi: 15 bit CRC và 1 bit lặn phân cách. Đa thức phát G = X15 + X14 + X10 + X8 + X7 + X4 + X3 + 1 Ô xác n ...