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      產(chǎn)品分類
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      LGC-CB09型 船舶CAN-BUS工控網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)裝置

      品牌:理工偉業(yè) 咨詢電話:010-82827827 82827835

      一、產(chǎn)品概述

          CAN是Controller Area Network的縮寫(以下稱為CAN),是ISO*1國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。 在當(dāng)前的汽車產(chǎn)業(yè)中,出于對(duì)安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求,各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開發(fā)了出來。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對(duì)可靠性的要求不盡相同,由多條總線構(gòu)成的情況很多,線束的數(shù)量也隨之增加。為適應(yīng)“減少線束的數(shù)量”、“通過多個(gè)LAN,進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要,1986年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN通信協(xié)議。此后,CAN通過ISO11898及ISO11519進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,現(xiàn)在在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。現(xiàn)在,CAN的高性能和可靠性已被認(rèn)同,并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。CAN控制器根據(jù)兩根線上的電位差來判斷總線電平。總線電平分為顯性電平和隱性電平,二者必居其一。發(fā)送方通過使總線電平發(fā)生變化,將消息發(fā)送給接收方。

      二、產(chǎn)品特點(diǎn)
      CAN協(xié)議具有以下特點(diǎn):
      1、多主控制
      (1)在總線空閑時(shí),所有的單元都可開始發(fā)送消息(多主控制)。
      (2)最先訪問總線的單元可獲得發(fā)送權(quán)(CSMA/CA方式*1)。
      (3)多個(gè)單元同時(shí)開始發(fā)送時(shí),發(fā)送高優(yōu)先級(jí)ID消息的單元可獲得發(fā)送權(quán)。
      2、消息的發(fā)送:在CAN協(xié)議中,所有的消息都以固定的格式發(fā)送。總線空閑時(shí),所有與總線相連的單元都可以開始發(fā)送新消息。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開始發(fā)送消息時(shí),根據(jù)標(biāo)識(shí)符(Identifier 以下稱為  ID)決定優(yōu)先級(jí)。ID并不是表示發(fā)送的目的地址,而是表示訪問總線的消息的優(yōu)先級(jí)。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開始發(fā)送消息時(shí),對(duì)各消息ID的每個(gè)位進(jìn)行逐個(gè)仲裁比較。仲裁獲勝(被判定為優(yōu)先級(jí)最高)的單元可繼續(xù)發(fā)送消息,仲裁失利的單元?jiǎng)t立刻停止發(fā)送而進(jìn)行接收工作。
      3、系統(tǒng)的柔軟性:與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息。因此在總線上增加單元時(shí),連接在總線上的其它單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變。
      4、通信速度:根據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,可設(shè)定適合的通信速度。 在同一網(wǎng)絡(luò)中,所有單元必須設(shè)定成統(tǒng)一的通信速度。即使有一個(gè)單元的通信速度與其它的不一樣,此單元也會(huì)輸出錯(cuò)誤信號(hào),妨礙整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。不同網(wǎng)絡(luò)間則可以有不同的通信速度。
      5、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求:可通過發(fā)送“遙控幀” 請(qǐng)求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)。
      6、錯(cuò)誤檢測(cè)功能:錯(cuò)誤通知功能·錯(cuò)誤恢復(fù)功能 所有的單元都可以檢測(cè)錯(cuò)誤(錯(cuò)誤檢測(cè)功能)。 檢測(cè)出錯(cuò)誤的單元會(huì)立即同時(shí)通知其他所有單元(錯(cuò)誤通知功能)。 正在發(fā)送消息的單元一旦檢測(cè)出錯(cuò)誤,會(huì)強(qiáng)制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送。強(qiáng)制結(jié)束發(fā)送的單元會(huì)不斷反復(fù)地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送為止(錯(cuò)誤恢復(fù)功能)。
      7、故障封閉:CAN可以判斷出錯(cuò)誤的類型是總線上暫時(shí)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤(如外部噪聲等)還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤(如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動(dòng)器故障、斷線等)。由此功能,當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí),可將引起此故障的單元從總線上隔離出去。
      8、連接:CAN總線是可同時(shí)連接多個(gè)單元的總線。可連接的單元總數(shù)理論上是沒有限制的。但實(shí)際上可連接的單元數(shù)受總線上的時(shí)間延遲及電氣負(fù)載的限制。降低通信速度,可連接的單元數(shù)增加;提高通信速度,則可連接的單元數(shù)減少。
      三、實(shí)驗(yàn)?zāi)K配置及功能
      1、概述
      (1)電路板(除通信電路板之外)采用核心板+地板的設(shè)計(jì)思路,核心板設(shè)計(jì)完全相同,只需要根據(jù)不同的底板焊接不同的功能模塊。底板的電源部分及通信接口部分設(shè)計(jì)是完全相同的,其他部分電路實(shí)現(xiàn)具體的功能。
      (2)電路板分為:核心板、DO(數(shù)字量輸出)底板、DIN(數(shù)字量輸入)底板、RO(繼電器輸出)底板、AIN(模擬量輸入)底板、AO(模擬量輸出)底板和通信板組成。
      2、核心板
      (1)CPU及最小單元。
      (2)4位八段數(shù)碼管2個(gè),用來指示當(dāng)前板子名稱:如 CanbusdO,CanbusrO,CanbusdI, CanbusAO,CanbusAI分別代表數(shù)字量輸出、繼電器輸出、數(shù)字量輸入、模擬量輸出、模擬量輸入電路板。
      (3)調(diào)試及復(fù)位接口。
      (4)底板接口。
      (5)底板接口。
      (6)底板接口。
      (7)底板接口。
      (8)DA單元。
      (9)AD單元。
      (10)AD單元。
      (11)模擬量電源單元。
      (12)USB轉(zhuǎn)TTL接口單元。
      (13)CAN接口單元。
      (14)RS485接口單元。
      (15)RS232接口單元。
      (16)狀態(tài)指示燈:針對(duì)輸出(DO/RO/AO)類型的電路板,如果該區(qū)域指示燈有紅色顯示,代表軟件控制輸出功能,如果顯示藍(lán)色,代表硬件(其他輸入電路板)控制器輸出通道。
      (17)功能選擇開關(guān)。(固定設(shè)置,絕對(duì)不能更改。)
      (18)掉電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片。
      (19)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)單元。
      (20)DA單元。
      (21)運(yùn)行指示。(電路板運(yùn)行指示燈,以1hz的頻率閃爍。)
      3、底板共性資源介紹:
      (1)電源輸入接口,控制電路和數(shù)字量驅(qū)動(dòng)電路建議分別單獨(dú)供電,也可以共用一路電源。針對(duì)DI/DO/RO三塊電路板,因?yàn)槎忌婕暗酵獠繑?shù)字量的驅(qū)動(dòng),全部采用光電隔離的形式,因此需要兩路電源同時(shí)供給,對(duì)于AI/AO可以只提供控制電路24V。從上往下接口定義:控制電源24V+,控制電源24V-,IO電源24V+,IO電源24V-。
      下面兩個(gè)船型開關(guān)是電源開關(guān),控制電源和IO電源分別控制,上面控制的是控制電源24V,下面控制IO電源24V。
      (2)控制電源處理單元。
      (3)內(nèi)部輸入/輸出,外部輸入/輸出切換開關(guān),有的電路板模塊可以同時(shí)對(duì)內(nèi)對(duì)外輸出,比如RO/DO模塊,這樣的模塊不需要切換開關(guān),其他的都需要該開關(guān)來切換內(nèi)外信號(hào)源及目標(biāo)。在該開關(guān)附近都有IN<--->OUT字樣的絲印,撥碼開關(guān)朝向IN所指示的方向,代表使用內(nèi)部的信號(hào)源或輸出給電路內(nèi)部,朝向OUT所示的方向,對(duì)標(biāo)使用外部的信號(hào)源或者輸出給外部電路。
      (4)外部接線端子。
      (5)CANBUS接口。
      (6)RS485接口。
      (7)RS232接口。
      (8)控制位置選擇開關(guān),對(duì)于輸出性質(zhì)的電路板,可以選擇軟件控制或者硬件控制。在該開關(guān)附近有BD Ctrl和SF Ctrl的絲印,開關(guān)撥到BD Ctrl方向代表受硬件控制,對(duì)應(yīng)核心板的狀態(tài)指示燈顯示藍(lán)色;撥到SF Ctrl方向代表受軟件控制,對(duì)應(yīng)核心板的狀態(tài)指示燈顯示紅色。
      (9)核心板接入?yún)^(qū)域。
      以上9個(gè)功能區(qū)域?qū)?yīng)的功能每塊電路板都一樣,不再贅述。
      4、數(shù)字量輸入電路板
      (1)光電隔離單元。
      (2)光電隔離單元。
      (3)電壓轉(zhuǎn)化單元。5V轉(zhuǎn)為3.3V輸入到CPU對(duì)應(yīng)的GPIO通道。
      (4)輸入船型開關(guān):在硬件控制模式下,改電路板的1-10通道控制DO通道的1-10;11-20通道控制RO通道的1-10。
      5、數(shù)字量輸出電路板
      (1)P-MOS管單元。
      (2)光電隔離單元。
      (3)指示單元,雙色LED指示,輸出通道激活顯示綠色,輸出通道不激活顯示紅色。
      (4)CPU電源轉(zhuǎn)化單元。
      (5)PTC,1A自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
      6、繼電器輸出電路板
      (1)P-MOS單元。
      (2)光電隔離單元。
      (3)繼電器單元。
      (4)指示單元。繼電器激活時(shí)顯示綠色,繼電器沒激活顯示紅色。
      (5)CPU電壓轉(zhuǎn)換單元。
      7、模擬量輸入電路板
      (1)電壓表指示單元,指示0-25.00范圍,內(nèi)應(yīng)的輸入電壓為0-2.5V,對(duì)應(yīng)的外部輸入電流為0-25mA。
      (2)電位計(jì)單元。
      (3)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)單元。
      8、模擬量輸出電路板
      (1)輸出電流顯示,對(duì)應(yīng)顯示00.00-25.00,對(duì)應(yīng)輸出0-25mA電流。
      (2)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路。
      9、通信電路板
      (1)CPU及最小系統(tǒng)單元。
      (2)Can接口芯片單元。
      (3)RS485接口芯片單元。
      (4)USB供電處理單元。
      (5)指示單元。
      (6)掉電數(shù)據(jù)保存單元。
      (7)RS232單元。
      (8)調(diào)試單元。
      (9)USB接口芯片單元。
      (10)功能選擇開關(guān)。
      (11)電源保護(hù)單元。
      (12)USB接口。
      (13)Can總線接口。
      (14)RS232接口。
      (15)RS485接口。
      10、總結(jié)
          該系統(tǒng)主要針對(duì)Canbus通信原理及通信應(yīng)用進(jìn)行演示,系統(tǒng)所有控制數(shù)據(jù)及反饋數(shù)據(jù)全部經(jīng)過Canbus總線進(jìn)行交叉?zhèn)鬏敗C恳粔K電路板存儲(chǔ)著在網(wǎng)所有數(shù)據(jù),對(duì)兩兩之間的Can總線通信狀態(tài)都有實(shí)時(shí)的記錄,并且該記錄也通過Canbus傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上,數(shù)據(jù)在DI/DO/RO/AO/AI之間實(shí)時(shí)的周期性的交換(交換周期大約0.7s),通信電路板的作用是將Canbus網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)通過USB-TTL路由到PC上,給PC軟件提供數(shù)據(jù)源,同時(shí)通過USB-TTL 接受PC軟件的指令,并同步到Canbus網(wǎng)絡(luò)上,實(shí)現(xiàn)軟件的控制,因此通信電路板不僅僅默默地監(jiān)視著Canbus網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù),同時(shí)還要下發(fā)命令,與其他所有電路板產(chǎn)生交互,其在網(wǎng)狀態(tài)也要受到監(jiān)控,于是這6塊電路板形成了兩兩交叉的Can數(shù)據(jù)交互模型。在軟件中可以監(jiān)視每兩塊電路板之間的Canbus聯(lián)通情況。 

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