Главная страница

1 системотехническое проектирование. 1 Проектирование 1 Системотехническое проектирование 1 Основные функции терминала


Скачать 211.5 Kb.
Название1 Проектирование 1 Системотехническое проектирование 1 Основные функции терминала
Дата10.06.2022
Размер211.5 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файла1 системотехническое проектирование.doc
ТипДокументы
#583404




1 Проектирование

1.1 Системотехническое проектирование

1.1.1 Основные функции терминала

На этапе системотехнического проектирования будут разработаны основные общие принципы, по которым далее будет разработан программно-аппаратный терминал с CAN-шиной. На всех этапах проектирования целесообразно сформировать ключевые функции устройства, и предметно описать используемые интерфейсы.

Контроллер CAN был разработан немецким производителем автомобилей компанией Robert Bosch в 80-х годах для автомобильных приложений. Основной целью разработки уникального нового интерфейса было принципиальное повышение надежности передачи информации от разнообразных множественных узлов автомобиля, с сокращением общего числа проводников. CAN интерфейс получил максимально широкое применение в системах автоматизации производств, энергетики, автомобилестроении, и др. CAN-шина обширно используется для обеспечения надежной связи различных узлов электроники в автомобилях. Как следствие, рациональна потребность наличия на производстве устройства для программирования необходимых узлов внутрисхемно, без выполнения технологических операций извлечения микросхем. Аналогичные задачи могут выполнять программаторы с встроенной функцией внутрисхемного программирования. Далее рассмотрим более детально некоторые из множества различных программаторов с аналогичной функцией.

Программаторы пятой версии ТРИТОН и ТРИТОН+ — это современные профессиональные скоростные программаторы микросхем, с USB интерфейсом и возможностью автономной работы. Предназначенные для разработки, технического обслуживания и массового промышленного производства средних объёмов. Максимально современная, актуальная элементная база и автоматическая сборка обеспечивают самую высокую надежность данных программаторов, а использование алгоритмов, которые рекомендованы компаниями производителями, разработчиками уникальных схемотехнические решений позволяют гарантировать обеспечение высочайшего качества записи микросхем. Системное программное обеспечение, выполненное в характерном классическом стиле, надежно функционирует со всеми версиями Windows, легко и доступно в освоении, обеспечивает простую и удобную работу, имеет значительное количество сервисных возможностей для поддержания проектных режимов работы микросхем.

Виртуальный процессор и компилятор скрипт файлов, позволяют пользователю написать свой собственный уникальный алгоритм работы с микросхемой и выполнить его без изменения прошивки в программаторе. Система индивидуальных команд виртуального процессора, разработанная с учетом особенностей программирования микросхем, обеспечивает надежное и безопасное управление всеми выводами панельки программатора, имеет простой доступ к внутренним регистрам и штатным подпрограммам программатора, позволяет создавать простой, уникальный и эффективный код, обеспечивающий максимально высокую скорость работы с микросхемой.

Программаторы ТРИТОН и ТРИТОН+ имеют высококачественную сменную 40-выводную панельку с нулевым усилием для работы с микросхемами в корпусах от DIP-8 до DIP-40 без дополнительных адаптеров. Жидкокристаллический дисплей - 2 строки по 16 символов и четырехкнопочная клавиатура для работы в автономном режиме. Дополнительный двухцветный светодиодныйй индикатор активности и подачи напряжения на микросхему. Для работы с микросхемами в иных корпусах имеется достаточно широкий ассортимент стандартных, универсальных и специальных переходных панелей и адаптеров, что позволяет качественно поддерживать более 11000 микросхем. Благодаря наличию технологии универсальных алгоритмов программаторы позволяют значительно сократить количество переходных панелек, которые необходимы для работы с микросхемами в различных иных корпусах, а также работают с многочисленными переходниками и адаптерами от посторонних программаторов.

Встроенный микропроцессор с Flash-памятью и возможностью самопрограммирования позволяет с минимальными усилиями обновлять программное обеспечение и достаточно расширять список поддерживаемых микросхем через Интернет. Унифицированные программное обеспечение и алгоритмы, единая аппаратная база и упорядоченный набор процессоров позволяют максимально неограниченное время поддерживать в режиме эксплуатации программаторы, даже снятые с производства.

Основные характеристики:

Программатор имеет два независимых интерфейса и обеспечивает следующие варианты подключения и скорости работы:

  • интерфейс USB 2.0 Full speed, скорость обмена до 250 кайт/сек. (только на модели V5.7T);

  • скорость обмена с компьютером до 40 кбайт/сек (460800 бод), при использовании переходников USB-COM;

  • встроенная схема программатора оптимизирована для стабильной работы с микросхемами памяти больших объемов;

  • возможность настройки алгоритмов для максимального сокращения времени записи микросхем;

  • возможность программного распределения сигналов по выводам панельки программатора;

  • поддержка микросхем в любых корпусах через стандартные переходники pin-to-pin);

  • возможность работы с любыми переходниками и адаптерами от других программаторов;

  • возможность самостоятельного добавления микросхем с различной цоколевкой и системой команд;

  • встроенный графический редактор drag-and-drop для переназначения сигналов.

ChipProg-ISP - универсальный ISP программатор поддерживающий внутрисхемное программирование микросхем в устройстве пользователя (ISP режим In-System Programming). Внутрисхемное программирование (последовательное программирование или ISP программирование) возможно только тех микросхем, которые рассчитаны на данный режим (ISP mode). Как правило, микросхемы, допускающие внутрисхемное программирование, имеют встроенные системы, которые, помимо прочего, обеспечивают коммуникацию с внутрисхемным программатором по последовательному интерфейсу (вариации протокола JTAG, SPI, UART).

Характеристики внутрисхемного программатора ChipProg-ISP:

  • Количество внутрисхемно программируемых микросхем не ограничено аппаратной архитектурой (последовательное программирование);

  • 14-выводной разъем с защитой от неправильного подключения;

  • Внутрисхемный программатор подключается к персональному компьютеру через USB 2.0 совместимый порт;

  • Возможность работы нескольких программаторов под управлением одного персонального компьютера - мильтипрограмматорный режим работы;

  • Внутрисхемный программатор имеет на своем корпусе кнопку, которая запускает выполнение любой выбранной операции.

Программатор PICkit2 построен на базе контроллера PIC18F2550 с поддержкой USB 2.0, именно это решение позволило разработать дешевый программатор, который получает питание от USB и не требует дополнительного источника питания. Через USB порт так же осуществляется обновление прошивки программатора, то есть PICkit2 может самостоятельно обновить личное программное обеспечение без применения каких либо дополнительных средств и устройств.

Программатор PICkit 2 работает под управлением своей собственной оболочки или под управлением среды разработки MPLAB IDE. При работе программатора под управлением оболочки “PICkit 2 Programmer” PICkit2 имеет опцию позволять стирать, программировать и проверять память программ и EEPROM, так же устанавливать защиту кода, редактировать содержимое Flash и EEPROM.

Программно-аппаратный терминал разрабатывается для кодирования устройств по CAN-интерфейсу. Следовательно, в новь разрабатываемое устройство будет представлять собой программатор с функцией внутрисхемного программирования. Программатор позволяет кодировать микросхемы непосредственно в собственных устройствах пользователя. Для этого микросхема, и собственно само устройство должны поддерживать режим внутрисхемного программирования. В устройстве обязательно должно быть предусмотрено подключение программатора, в описываемом случае через CAN-интерфейс. Подключаемое устройство ни в коем случае не должно оказывать шунтирующего влияния на сигналы программатора. В большинстве случаев, описанные выше требования подробно изложены в фирменных спецификациях по программированию на каждую микросхему.

У микросхем, которые имеют возможность внутрисхемного программирования, как правило производителем предусмотрены специальные схемы, генерирующие напряжения, необходимые для программирования, из обычного сетевого напряжения питания, а также схему для коммуникации с программатором посредством последовательного интерфейса.

В качестве управляющего элемента в программно-аппаратном терминале будет использоваться контроллер на базе однокристальной ЭВМ.

Программное обеспечение для данного контроллера будет работать по специализированному протоколу передачи данных. Протокол передачи данных предназначен для надежного и безопасного взаимодействия устройств в локальной системе управления.

1.1.2 Обзор семейств микроконтроллеров

Микроконтроллер – микросхема, которая предназначенная для управления различными электронными устройствами. Микроконтроллеры впервые появились в том же 1971 году, что и микропроцессоры общего назначения. Разработчики микроконтроллеров придумали остроумную идею – объединить процессор, память, ПЗУ и периферию внутри одного корпуса, внешне похожего на обычную микросхему. С тех пор производство микроконтроллеров ежегодно во много раз превышает производство процессоров, а потребность в них не снижается.

В процессе проектирования микроконтроллеров крайне важно соблюдать баланс между размерами и стоимостью с одной стороны и гибкостью, и производительностью с другой. Именно поэтому существует колоссально огромное количество типов микроконтроллеров, которые отличаются архитектурой процессорного модуля, размером и типом встроенной памяти, а так же набором периферийных устройств, и т. д.

Дело в том, что микроконтроллеры применяются преимущественно во встроенных системах, в игрушках, в станках, в массовой домашней технике, в домашней автоматике – там, где нужна не мощность процессора, а, скорее, баланс между ценой и достаточной функциональностью.

Именно поэтому самые старые типы микроконтроллеров еще до сих пор в ходу – они многое могут: от автоматического открывания дверей и включения полива газонов до интеграции в систему «умный дом». При этом существуют и более мощные микроконтроллеры, способные выполнять сотни миллионов операций в секунду и обвязанные периферией «до зубов». У них и задачи соответствующие. Таким образом, разработчик сначала оценивает задачу, а уж потом выбирает под нее подходящее «железо».

На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, 16-битные MSP430 фирмы TI, а также 32-битные микроконтроллеры, архитектуры ARM, которую разрабатывает фирма ARM Limited и продаёт лицензии другим фирмам для их производства.

Микроконтроллеры выпускают десятки компаний, причем производятся не только современные 32-битные микроконтроллеры, но и 16, и даже 8-битные (как i8051 и аналоги). Внутри каждого семейства часто можно встретить почти одинаковые модели, различающиеся скоростью работы ЦПУ и объемом памяти.

В данное время выпускается целый ряд типов микроконтроллеров. Все эти приборы можно условно разделить на четыре основных класса:

  • 8-разрядные периферийные МК, к которым можно отнести PIC-контроллеры (Microchip), контроллеры семейства UPI-42 (Intel), контроллеры AVR (Atmel) и другие подобные. Отличительными особенностями периферийных МК являются: гарвардская архитектура памяти (с Flash CMOS или без); RISC-архитектура процессора; небольшие объемы адресуемой памяти (ОЗУ, ПЗУ) - до 100 кБ; 8-разрядный процессор и система команд, не нацеленная на решение сложных вычислительных задач; не предусмотрена возможность аппаратного формирования сигналов внешней системной магистрали; малые габаритные размеры и электропотребление. Они используются для построения простых систем логического управления (PIC16C5X, PIC16C6X, 18042), небольших локальных систем цифрового автоматического управления, не требующих высокой скорости и точности (PIC16C7X, PIC17CXX, PIC1400), иногда они используются для построения «интеллектуальных» датчиков систем сбора и обработки информации;

  • 8-разрядные универсальные МК, к которым можно отнести контроллеры семейств MCS-48, MCS-51;151;251 (Intel, Atmel и других производителей), контроллеры семейств НС5-НС11 (Motorola), Z8 (Zilog) и другие подобные. Они используются для построения локальных МК систем программно-логического, цифрового автоматического управления и систем сбора-обработки информации средней и малой производительности. Достаточная производительность, простота системы команд, внутренней архитектуры и большая номенклатура встроенных в микроконтроллеры дополнительных устройств определяют широкое распространение их в настоящее время;

  • 16-разрядные универсальные МК, к которым можно отнести контроллеры семейств MCS-96;196;296 (Intel), контроллеры семейства С16Х (Infineon), контроллеры семейств НС12, НС16 (Motorola). Это высокопроизводительные контроллеры, предназначенные для использования в различных системах реального времени: цифрового, логического управления, сбора и обработки информации, системах связи, обработки речи и изображений, где требуется высокая скорость реакции на внешние события. Система команд этих контроллеров оптимизирована по быстродействию (RISC-архитектура) либо ориентирована на быструю обработку сигналов и включает специальные команды реализации нечетких регуляторов, быстрого вычисления сверток сигналов. Широкая номенклатура встроенных устройств позволяет строить на его базе высокоэффективные распределенные микропроцессорные системы;

  • 32-разрядные МК, к которым можно отнести контроллеры семейства ARM на основе расширенной RISC-архитектуры – THUMB с экономией памяти ARM7DTMI (Atmel, Intel), контроллеры на основе процессорных ядер CPU32, ColdFire, PowerPC (Motorola) и другие подобные. Используются в специальных системах, требующих достаточно высокой производительности, они реализуют команды сигнальной обработки. Быстродействие от 15 до 60 миллионов операций в секунду (тактовая частота до 350 МГц);

  • контроллеры (процессоры) цифровой обработки сигналов (DSP - digital signal processor), к которым относятся сигнальные процессоры семейства TMS320C3X (Texas Instruments), SHARC (Analog Device), ЦРВ77ХХ (NEC), K1813BE1 (Россия) и другие. Они характеризуются либо высокой скоростью выполнения операций с плавающей точкой, либо системой команд, ориентированной на выполнение операций быстрого преобразования Фурье, фильтрации сигналов. Используются как вспомогательные процессоры в эффективных системах управления в реальном времени. Имеют разрядность АЛУ от 16 до 32 бит и производительность до 120 миллионов операций с плавающей точкой в секунду. К данным контроллерам можно отнести и семейство MIPS-контроллеров (Mobile Internet Phone System), предназначенных для мобильных систем интернет-телефонии.

Для реализации задач, поставленных в данной дипломной работе, рациональным выбором будет использование 8-разрядных универсальных микроконтроллеров. Рассмотрим более детально технические характеристики МК семейства Mega фирмы Atmel.

Как и все микроконтроллеры AVR фирмы Atmel, микроконтроллеры семейства Меga являются 8-разрядными микроконтроллерами, которые предназначенны исключительно для встраиваемых приложений. Они изготавливаются по малопотребляющей КМОП-технологии, которая в сочетании с усовершенствованной RISC-архитектурой позволяет достичь наилучшего соотношения быстродействие/энергопотребление.

На основе стандартных семейств выпускаются микроконтроллеры, адаптированные под конкретные приложения:

  • со встроенными интерфейсами USB, CAN, контроллером LCD;

  • со встроенным радиоприёмо-передатчиком – серии ATAхxxx, ATAMxxx;

  • для управления электродвигателями – серия AT90PWMxxxx;

  • для автомобильной электроники;

  • для осветительной техники.

К числу особенностей микроконтроллеров AVR семейства Mega относятся следующие:

  • FLASH-память программ объемом от 8 до 128 Кб (число циклов стирании/записи не менее 1000);

  • оперативная память (статическое ОЗУ) объемом от 1 до 4 кБ;

  • память данных на основе ЭСППЗУ (EEPROM) объемом от 512 Б до 4 кБ (число циклов стирании/записи не менее 100000);

  • возможность защиты от чтения и модификации памяти программ и данных;

  • возможность программирования непосредственно в системе через последовательные интерфейсы SPI и JTAG;

  • возможность самопрограммирования;

  • возможность внутрисхемной отладки в соответствии со стандартом IEEE 1149.1 (JTAG);

  • различные способы синхронизации: встроенный RС-генератор с внутренней или внешней времязадающей RC-цепочкой или с внешним резонатором (пьезокерамическим или кварцевым);

  • внешний сигнал синхронизации;

  • наличие нескольких режимов пониженного энергопотребления; наличие детектора снижения напряжения питания (brown-out detector, BOD);

  • возможность программного снижения частоты тактового генератора (не во всех моделях).

Характеристики процессора:

  • полностью статическая архитектура;

  • АЛУ подключено непосредственно к регистрам общего назначения;

  • большинство команд выполняются за один машинный цикл;

  • многоуровневая система прерываний; поддержка очереди прерывании;

  • до 27 источников прерываний (из них до 8 внешних);

  • наличие программного стека во всех моделях семейства;

  • наличие аппаратного умножителя.

Характеристики подсистемы ввода/вывода:

  • программное конфигурирование и выбор портов ввода/вывода;

  • выводы могут быть запрограммированы как входные или как выходные независимо друг от друга;

  • возможность подключения ко всем входам внутренних подтягивающих резисторов.

Периферийные устройства:

  • 8-разрядные таймеры/счетчики (таймеры Т0 и Т2). В ряде моделей эти таймеры/счетчики могут работать в качестве часов реального времени (в асинхронном режиме);

  • 16-разрядные таймеры/счетчики (таймеры T1 и Т3);

  • сторожевой таймер WDT;

  • генераторы сигнала с ШИМ разрядностью 8 бит (один из режимов работы 8-разрядных таймеров/счетчиков Т0 и Т2);

  • одно-, двух- и трехканальные генераторы сигнала с ШИМ регулируемой разрядности (один из режимов работы 16-разрядных таймеров TI и ТЗ). Разрешение ШИМ-сигнала для разных моделей составляет от 8 до 10 бит или от 1 до 16 бит;

  • аналоговый компаратор;

  • многоканальный 10-разрядный АЦП как с несимметричными, так и с дифференциальными входами;

  • полнодуплексный универсальный асинхронный приемопередатчик (UART);

  • полнодуплексный универсальный синхронный/асинхронный приемопередатчик (USART);

  • последовательный синхронный интерфейс SPI;

  • последовательный двухпроводной интерфейс TWI.

Ядро микроконтроллеров AVR семейства Mega, выполнено по усовершенствованном RISC-архитектуре (enhanced RISC). Арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее все вычисления, подключено непосредственно к 32-м рабочим регистрам, объединенным в регистровый файл.

В микроконтроллерах AVR реализована гарвардская архитектура, которая характеризуется раздельной памятью программ и данных, каждая из которых имеет собственные шины доступа к ним. Такая организация позволяет одновременно работать как с памятью программ, так и с памятью данных. Разделение шин доступа позволяет использовать для каждого типа памяти шины различной разрядности, причем способы адресации и доступа к каждому типу памяти также различны.
1.1.3 Интерфейсы терминала

Основными физическими интерфейсами в программно-аппаратном терминале применены: RS232, CAN-bus.

Ассоциация электронной промышленности (EIA) развивает стандарты по передаче данных. Стандарты EIA имеют префикс "RS". "RS" означает рекомендуемый стандарт, в настоящее время стандарты просто обозначаются как "EIA" стандарты. RS232 был введен в 1962 году. Он развивался, и в 1969 году была представлена третья редакция (RS232C). Четвертая редакция была в 1987 году (RS232D, известная также под EIA232D).

RS232 - интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 20 метров. Он был разработан для простого применения, конкретно определяемого по его названию - "интерфейс между терминальным оборудованием и связным оборудованием с обменом по последовательному двоичному коду", т.е. интерфейс между терминалом (DTE) и модемом (DCE) по передаче последовательных данных согласно рисунку 1.1.



Рисунок 1.1 – Схема интерфейса RS232

Для соединения многочисленных устройств достаточно иметь минимальный набор цепей интерфейса RS-232: RD, TD и Signal Ground. Схема соединения изображена на рисунке 1.2.



Рисунок 1.2 – Схема соединения с минимальным набором цепей

В RS232 используются два уровня сигналов: логические 1 и 0. Логическую 1 иногда обозначают MARK, логический 0 - SPACE. Логической 1 соответствуют отрицательные уровни напряжения, а логическому 0 - положительные. Соответствующие значения напряжений представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Уровни сигналов данных

Уровень

Передатчик

Приемник

Логический 0

От +5 В до +15 В

От +3 В до +25 В

Логический 1

От-5 В до -15 В

От -3 В до -25 В

Не определен

От -3 В до +3 В


На рисунке 1.3 показана эквивалентная электрическая схема при обмене последовательными данными по стандарту RS-232C. Данная представленная эквивалентная схема независима от того, в каком месте расположен генератор в DTE или DCE.

Характеристики сигнала обмена данными по стандарту RS-232C включены в международный стандарт ITU-T v.28.



Рисунок 1.3 - Эквивалентная электрическая схема RS-232
Идея создания Controller Area Network (CAN) появилась в конце 80-х годов. Идея заключалась в том, чтобы создать сетевое решение для распределённых систем, которые работают исключительно в реальном времени. Соединение становится более устойчивым к помехам при использовании витой пары. Первоначально CAN создавался для автомобильного назначения, но со временем стал использоваться в системах управления различных отраслей народного хозяйства, в т.ч. индустриальных, которые работают в насыщенной помехами окружающей среде.

CAN протокол связи стандартизирован согласно ISO 11898-1 (2003 год). Этот стандарт принципиально описывает слой обмена данными состоящий из подраздела логического контроля (LLC) и подраздела контроля доступа (MAC), и некоторых аспектов физического слоя ISO/OSI модели. Остальные слои протокола оставлены исключительно на личное усмотрение разработчика сети.

CAN - система на серийной шине максимально приспособленная для организации сети интеллектуальных устройств, так же как датчиков и исполнительных устройств в системе или подсистеме.

Интерфейс CAN-bus обеспечивает максимально высокий уровень защиты данных от каких либо повреждений даже при работе в сложных условиях с сильными помехами, при этом обеспечивается достаточно большая скорость передачи данных до 1 Mбит/с.

Крайне высокая степень надежности сети благодаря развитым механизмам обнаружения, пердотвращения и исправления ошибок, самоизоляции неисправных узлов, нечувствительности к высокому уровню электромагнитных помех обеспечивает сети максимально широкую область практического применения.

Шина CAN-bus представляет собой двухпроводной интерфейс, который имеет линейную сетевую структуру, к которому в свою очередь подключаются устройства. На концах линии установлены резисторы сопротивлением 120 Ом в соответствии с рисунком 1.4. Сигнал передается по двум линиям can_high (CANH) и can_low (CANL). Логический 0 регистрируется когда на can_high сигнал выше чем на can_low. Логическая единица в обратном случае.



Рисунок 1.4 – Схема подключения к интерфейсу CAN-bus

Подключение устройств имеет структуру, которая графически показана на рисунке 1.5. В его состав обязательно входит CAN контроллер, который отвечает за организацию интерфейса и CAN трансивер, отвечающий за прием и последовательную передачу данных. Обмен данными между трансивером и контроллером идет по последовательному интерфейсу (сигналы Tx, Rx).


Рисунок 1.5 – Внутренняя структура устройства

Установленный дифференциальный режим передачи разрешает продуктивно бороться с сильными электромагнитными помехами. Это обеспечивается за счет того, что электромагнитный импульс воздействует на обе линии данных (CANH и CANL). Уровень сигнала в них меняется, но при этом разница остается постоянной.

Быстродействие CAN сети достигается благодаря механизму недеструктивного арбитража шины посредством сравнения бит конкурирующих сообщений. То есть если случится так, что одновременно начнут передачу несколько контроллеров, то в моменте каждый из них сравнивает бит, который он собирается передать на шину с битом, который пытается передать на шину конкурирующий ему контроллер. Если значения этих битов равны, то оба контроллера будут пытаться передать следующий бит. И так будет происходить до тех пор, пока значения одновременно передаваемых битов не окажутся различными. Теперь контроллер, который передавал логический ноль (всегда будет более приоритетный сигнал) будет продолжать передачу, а другой контроллер вынужденно прервёт свою передачу до того времени пока шина вновь не освободится. Естественно, если шина в данный текущий момент занята, то контроллер не начнет передачу до момента её фактического освобождения.

Эта спецификация CAN исходит исключительно из предположения, что все CAN контроллеры принимают сигналы с шины одновременно. То есть в одно и то же время один и тот же бит будет приниматься всеми контроллерами в сети. С одной стороны существующее положение делает возможным побитовый арбитраж, а с другой стороны сильно ограничивает длину CAN-bus. Сигнал распространяется по CAN-bus с огромной, но конечной, скоростью и для правильной работы CAN нужно, чтобы все контроллеры "услышали" его почти одновременно.

Стандартом четко регламентировано несколько допустимых значений для скорости передачи данных. Максимальная допустимая скорость сети CAN в соответствие с протоколом равна 1 Mбит/сек. При скорости в 1 Mбит/cек., максимальная длина кабеля будет равна примерно 40 метров. Ограничение на длину кабеля будут связано с конечной скоростью распространения сигнала и механизмом побитового арбитража (во время арбитража все узлы сети обязательно должны получать текущий бит передачи одновременно, то есть сигнал должен успеть распространится по всему кабелю за единичный отсчет времени в сети).

Скорость шины, равным образом, определяет максимальное значение длины шины в соответствии с таблицей 1.2.

Таблица 1.2 – Соотношение скорости передачи и длины шины

Скорость передачи, кбит/с


Длина шины,

м

Номинальная длительность бита, мкс

1000

30

1

800

50

1.25

500

100

2

250

250

4

125

500

8

62.5

1000

20

20

2500

50

10

5000

100


Данные значения скорости и длины шины достижимы с использованием стандартных кабелей и трансиверов, использование оптоволокна в данном случае вовсе не обязательно.

В CAN не существует явной адресации для сообщений и узлов, сообщения не имеют явной адресации приемника. Источник выставляет на шину свой идентификатор и данные, а приемник исключительно самостоятельно, исходя из решаемых им задач, будет обрабатывать принятые данные от конкретного источника, либо будет игнорировать их.

Протокол CAN нигде не указывает, что поле арбитража обязательно должно использоваться как идентификатор сообщения или узла. Соотвественно, идентификаторы сообщений и адреса узлов могут находиться абсолютно в любом поле сообщения (в поле арбитража или в поле данных, или присутствовать и там, и там).

С противоположной стороны, стандарт протокола всегда предусматривает возможность удаленного запроса данных (RTR). В отличие от предыдущего описания, приемник не ожидает появления необходимых данных, а самостоятельно запрашивает данные у необходимого ему узла.

Действительно протокол не запрещает использовать поле арбитража для передачи данных.

Стандарт CAN абсолютно не регламентирует, каким образом конкретные приложения будут передавать специфичные для себя данные по сети CAN. Таким образом возникает необходимость в использовании какого-нибудь протокола верхнего уровня. Можно придумать свой уникальный протокол, который будет позволять приложениям работать с CAN сетью максимально просто и удобно, но едва ли стоит тратить на это силы и время, поскольку уже существует множество высокоуровневых протоколов на основе CAN технологии. Причём это открытые протоколы, то есть можно получить в пользование уже готовые спецификации и даже принять участие в дальнейшем развитии данных систем.

CAN протокол определяет максимально возможную безопасную передачу небольших пакетов данных из пункта А в пункт Б используя общую линию коммуникации. Протокол не содержит никаких средств контроля потока, адресацию, и не предоставляет передачу сообщений более чем 8 бит, не осуществляет установку соединения и т.д. Перечисленные свойства определяются исключительно HLP (Протоколами Высшего Порядка). Условия HLP состоят из семи порядков:

  • OSI модели (Open Systems Interconnect Model);

  • CanKingdom;

  • CANopen/CAL;

  • DeviceNet;

  • J1939;

  • OSEK;

  • SDS.

HLP обычно определяет:

  • параметры запуска;

  • распределение идентификатора сообщения среди различных устройств в системе;

  • интерпретация содержимого блоков данных;

  • статус взаимодействия в системе.






Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

210201.65-2015 ДП-ПЗ




написать администратору сайта