CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。是應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通訊系統(tǒng)，是一種開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。 CAN協(xié)議建立在ISO/OSI模型之上，其模型結(jié)構(gòu)有三層。協(xié)議分為Can2.0A, CAN2.0B,CANopen幾種。

　　隨著CAN-BUS的不斷完善和發(fā)展，作為一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，CAN-BUS 不再僅僅局限于汽車電子領(lǐng)域，還被廣泛應(yīng)用到其它各個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。在歐洲、美洲，亞洲CAN-bus總線技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域都已經(jīng)普遍應(yīng)用，國(guó)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-bus總線技術(shù)，大大提高了整機(jī)的可靠性、可檢測(cè)和可維修性，同時(shí)提高了智能化水平。在國(guó)內(nèi)，CAN-bus總線控制系統(tǒng)也開始在汽車的控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，在工程機(jī)械行業(yè)（如自動(dòng)控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域）中也正在逐步推廣應(yīng)用。

　　但是，CAN-bus2.0規(guī)范并沒有定義應(yīng)用層。實(shí)際應(yīng)用中，用戶需要選擇一個(gè)合適的應(yīng)用層協(xié)議，比如DeviceNet協(xié)議、CANopen協(xié)議，或者自行制定一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議。本文主要介紹另一個(gè)基于連接的可靠協(xié)議：iCAN協(xié)議的應(yīng)用。

　　基于CAN-bus的iCAN協(xié)議

　　iCAN協(xié)議詳細(xì)的定義了CAN-bus報(bào)文中幀標(biāo)識(shí)符以及數(shù)據(jù)的分配和應(yīng)用，建立了一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)備模型，定義了設(shè)備的I/O資源和訪問規(guī)則，主要內(nèi)容如下：iCAN報(bào)文格式定義，規(guī)定了iCAN協(xié)議規(guī)范中使用的CAN幀類型、以及幀ID、報(bào)文數(shù)據(jù)的使用；報(bào)文傳輸協(xié)議，規(guī)定了基于iCAN協(xié)議的設(shè)備之間的通訊方式；設(shè)備的定義，設(shè)備標(biāo)識(shí)、設(shè)備應(yīng)用單元、設(shè)備通訊以及應(yīng)用參數(shù)以及定義標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備類型，區(qū)分網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備具有的不同功能或者產(chǎn)品類型；網(wǎng)絡(luò)管理，規(guī)定了設(shè)備通訊監(jiān)控以及錯(cuò)誤管理。

　　iCAN協(xié)議詳細(xì)地定義了CAN報(bào)文中ID以及數(shù)據(jù)的分配和應(yīng)用，并定義了設(shè)備的I/O資源和訪問規(guī)則。iCAN協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖2所示。 

圖1：現(xiàn)場(chǎng)總線CAN-bus與OSI模型的關(guān)系

圖2：iCAN協(xié)議通信層結(jié)構(gòu)

　　1.iCAN協(xié)議的通訊模式

　　在任何一個(gè)iCAN的報(bào)文標(biāo)識(shí)符中，指定了源節(jié)點(diǎn)地址（發(fā)送報(bào)文的節(jié)點(diǎn)編號(hào)）以及目的地址（接收?qǐng)?bào)文的節(jié)點(diǎn)編號(hào)），即對(duì)于任何一個(gè)報(bào)文參與通訊的雙方是確定的。因此iCAN協(xié)議中報(bào)文是面向節(jié)點(diǎn)的。

　　iCAN網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間的通訊是基于連接的，在網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)參與通訊的從站設(shè)備都必須和主站設(shè)備之間建立一個(gè)獨(dú)立的通訊連接。正由于iCAN網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間的通訊是基于連接的，這樣也為對(duì)任何一個(gè)設(shè)備的通訊進(jìn)行監(jiān)控提供了可能。在iCAN網(wǎng)絡(luò)中，主控設(shè)備和從設(shè)備之間的通訊并不能夠隨機(jī)進(jìn)行，主控設(shè)備和從設(shè)備之間必須首先建立一個(gè)連接。建立連接后，主控設(shè)備才能夠與從設(shè)備進(jìn)行通訊。

　　基于iCAN協(xié)議的CAN網(wǎng)絡(luò)中，常用的通訊方式是主從雙向通訊方式，通訊由網(wǎng)絡(luò)中的主控設(shè)備發(fā)起，接收到命令幀的設(shè)備返回響應(yīng)幀。在主從通訊分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式和廣播方式兩種情況。為提高通信效率，充分利用CAN-bus多主和無(wú)損仲裁機(jī)制，在iCAN協(xié)議中也采用事件觸發(fā)的通訊模式，包括定時(shí)循環(huán)發(fā)送和狀態(tài)觸發(fā)發(fā)送。

　　2.iCAN的網(wǎng)絡(luò)管理

　　iCAN網(wǎng)絡(luò)管理的主要任務(wù)是檢測(cè)和顯示網(wǎng)絡(luò)中的錯(cuò)誤，并通過服務(wù)以協(xié)調(diào)控制各個(gè)從站設(shè)備的通訊狀態(tài)。

　　為保證通訊的正常，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)通訊都需要進(jìn)行監(jiān)控，并在通訊出現(xiàn)異常時(shí)，采用適當(dāng)?shù)姆绞交謴?fù)通訊。例如對(duì)每個(gè)通訊均可通過監(jiān)控其信息到達(dá)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間，通過判斷是否超時(shí)決定通訊是否異常，并采取相應(yīng)的行動(dòng)。在iCAN網(wǎng)絡(luò)中通訊的監(jiān)控是基于對(duì)連接的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的。iCAN網(wǎng)絡(luò)管理可以包括節(jié)點(diǎn)控制和通訊控制，節(jié)點(diǎn)控制用于控制想要參與分布式應(yīng)用的節(jié)點(diǎn)的初始化，這樣就可以對(duì)單個(gè)或所有節(jié)點(diǎn)的通信狀態(tài)進(jìn)行同步控制。iCAN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)控制通過定義iCAN設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)訪問狀態(tài)機(jī)制而實(shí)現(xiàn)，iCAN網(wǎng)絡(luò)訪問狀態(tài)機(jī)制規(guī)定了節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中啟動(dòng)時(shí)必須執(zhí)行的狀態(tài)圖，詳細(xì)規(guī)定了節(jié)點(diǎn)各狀態(tài)之間切換的規(guī)則，并可以通過特定的報(bào)文對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制。 

圖3：iCAN設(shè)備網(wǎng)絡(luò)初始化過程

　　iCAN協(xié)議的通訊控制用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊報(bào)文進(jìn)行監(jiān)控，保證在通訊異常時(shí)，通過適當(dāng)?shù)姆绞侥軌蚧謴?fù)通訊。通訊的控制是以主站設(shè)備和從站設(shè)備之間的通訊時(shí)間間隔作為依據(jù)的。因此在iCAN網(wǎng)絡(luò)中，通訊是否異常是通過"超時(shí)機(jī)制"判斷的。為實(shí)現(xiàn)通訊控制，在iCAN協(xié)議中定義了MACID檢測(cè)定時(shí)器、連接定時(shí)器、循環(huán)傳送定時(shí)器。

　　在MACID檢測(cè)中會(huì)使用到一個(gè)固定時(shí)間長(zhǎng)度的MACID檢測(cè)定時(shí)器，通常設(shè)定為1秒。iCAN設(shè)備在成功發(fā)送MACID檢測(cè)報(bào)文后，會(huì)啟動(dòng)MAC ID檢測(cè)定時(shí)器，如果定時(shí)器計(jì)時(shí)到達(dá)1秒時(shí)，設(shè)備還沒有接收到MAC ID檢測(cè)報(bào)文，則進(jìn)入可操作狀態(tài)。

　　在一個(gè)連接中，通過連接定時(shí)器實(shí)現(xiàn)連接通訊響應(yīng)的超時(shí)機(jī)制。該連接定時(shí)器通過主站通訊定時(shí)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如果在通訊過程中，連接定時(shí)器計(jì)數(shù)滿則意味通訊超時(shí)，此時(shí)從站設(shè)備會(huì)自動(dòng)刪除連接。

　　循環(huán)傳送定時(shí)器用于觸發(fā)傳送。在一個(gè)連接中當(dāng)循環(huán)傳送定時(shí)器超時(shí)后，從站設(shè)備發(fā)送報(bào)文。循環(huán)傳送定時(shí)器通過定時(shí)循環(huán)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)連接建立時(shí)，并設(shè)置了循環(huán)定時(shí)參數(shù)后，從站設(shè)備的循環(huán)傳送定時(shí)器被激活。當(dāng)從站設(shè)備的循環(huán)傳送定時(shí)器超時(shí)后，主動(dòng)發(fā)送報(bào)文到主控節(jié)點(diǎn)。

　　iCAN在ADSL通信電桿檢測(cè)中的應(yīng)用

　　ADSL是一種異步傳輸模式（ATM）。在電信服務(wù)提供商端，需要將每條開通ADSL業(yè)務(wù)的電話線路連接在數(shù)字用戶線路訪問多路復(fù)用器（DSLAM）上。而在用戶端，用戶需要使用一個(gè)ADSL終端（因?yàn)楹蛡鹘y(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器（Modem）類似，所以也被稱為"貓"）來連接電話線路。由于ADSL使用高頻信號(hào)，所以在兩端還都要使用ADSL信號(hào)分離器將ADSL數(shù)據(jù)信號(hào)和普通音頻電話信號(hào)分離出來，避免打電話的時(shí)候出現(xiàn)噪音干擾。通常的ADSL終端有一個(gè)電話Line-In,一個(gè)以太網(wǎng)口，有些終端集成了ADSL信號(hào)分離器，還提供一個(gè)連接的Phone接口。某些ADSL調(diào)制解調(diào)器使用USB接口與電腦相連，需要在電腦上安裝指定的軟件以添加虛擬網(wǎng)卡來進(jìn)行通信。

　　ADSL每隔3000m~5000m有一個(gè)中繼局，中繼局中有互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，通過ADSL可直接上互聯(lián)網(wǎng)。中繼局之間每隔20m~30m架設(shè)一個(gè)通信電桿，每個(gè)中繼局之間大概有150個(gè)通信電桿。

　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/STRONG>