MẠNG CAN (Controller Area Network)

15 73 0
  • Loading ...
1/15 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 04/07/2018, 17:03

Controller Area Network (CAN) là một công nghệ mạng ghép nối tiếp (a serial nextwork technology) hỗ trợ mạnh cho những hệ thống điều khiển phân bố thời gian thực (distributed realtime control system) với độ ổn định, bảo mật và đặc biệt chống nhiễu cực kỳ tốt. Điểm nổi trội nhất ở chuẩn CAN là tính ổn định và an toàn (reliability and safety). Nhờ cơ chế phát hiện và xử lý lỗi cực mạnh, lỗi thông báo CAN hầu như được phát hiện. Theo thống kê, xác suất để một thông báo của CAN bị lỗi không được phát hiện nhỏ hơn 4.71011. MẠNG CAN (Controller Area Nextwork) Nhóm Nguyễn Ngọc Hợp 081419D Võ Nhị Anh 081367D Dương Nguyễn Tuấn Anh 081361D Hoàng Quốc Hùng 081423D Nguyễn Trường Công I Tổng quan về mạng CAN  Controller Area Network (CAN) một công nghệ mạng ghép nối tiếp (a serial nextwork technology) hỗ trợ mạnh cho hệ thống điều khiển phân bố thời gian thực (distributed realtime control system) với độ ổn định, bảo mật đặc biệt chống nhiễu tốt  Điểm trội chuẩn CAN tính ổn định an tồn (reliability and safety) Nhờ chế phát hiện xử lý lỗi cực mạnh, lỗi thông báo CAN phát hiện Theo thống kê, xác suất để một thông báo CAN bị lỗi không phát hiện nhỏ 4.7*10 -11  Khởi nguồn thiết kế dùng cho công nghiệp xe ô tô, sau chuẩn hóa quốc tế ISO 11898 trở thành một bus (kênh) phổ biến tự động hóa công nghiệp ứng dụng khác II Kiến trúc giao thức Mô hình mạng CAN chuẩn ISO 11898 II Kiến trúc giao thức  Đối chiếu với mô hình ISO/OSI, CAN gồm: phần lớp vật lý (physical) lớp Dữ liệu (Data link) gồm lớp LLC MAC Các lớp từ đến hiện CAN, giao thức dịch vụ lớp ứng dụng (Application) định nghĩa cụ thể  Lớp vật lý định nghĩa phương thức định thời, tạo nhịp bit (bit timing), phương pháp mã hóa bit đồng bộ hóa  Lớp liệu định nghĩa frame truyền nguyên tắc truy cập bus  Lớp MAC (Medium Access Control): Phần cốt lõi kiến trúc giao thức CAN, có trách nhiệm tạo khung thông báo, điều khiển truy nhập môi trường, xác nhận thông báo, kiểm soát lỗi  Lớp LLC : đề cập tới dịch vụ gửi liệu yêu cầu liệu từ xa, lọc thông báo , báo cáo tình trạng tải hồi phục trạng thái III Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn  CAN không quy định cụ thể chuẩn truyền dẫn môi trường truyền thông Trong thực tế, cáp đôi dây xoắn kết hợp với chuẩn RS-485 cáp quang sử dụng phổ biến  Đối với cáp đôi dây xoắn cấu trúc mạng thích hợp đường thẳng mắc theo kiểu trunkline/dropline Chiều dài đường nhánh hạn chế 0.3m Số trạm tối đa 64 trạm  CAN phân biệt trạng thái logic tín hiệu mức trợi (dominant) mức lặn (recessive) Nếu bít trợi lặn phát đồng thời thì bit trội sẽ lấn át tín hiệu bus sẽ có mức trội Nếu sử dụng mạch AND thì mức trội tương ứng với bit “0” mức lặn tương ứng với bit “1” III Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn  CAN sử dụng phương pháp mã hóa NRZ (Non-Return-to-Zero), có nghĩa suốt chu kỳ bit, mức tín hiệu trợi lặn  Phương pháp truy nhập bus CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), tốc độ tối đa 1Mbit/s khoảng cách 40m 50kbit/s 1000m  Chiều dài tối đa 1km, để sử dụng bus dài km, phải cần một hệ thống kết nối trung gian repeater bridge  Việc bổ sung hay bỏ một trạm mạng CAN không đòi hỏi một thay đổi phần cứng hay phần mềm trạm khác III Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn  Mã cước khơng nói lên địa chỉ đích thơng tin mà chỉ biểu diễn ý nghĩa thông tin Mỗi trạm có thể quyết đinh nhận xử lý thông tin hay không nhận thông tin  Mỗi trạm có khả yêu cầu trạm khác gửi thông tin bằng cách giử một REMOTE FRAME Trạm có khả cung cấp thông tin đó sẽ gửi trả lại một DATA FRAME có mã cước với khung yêu cầu  Đặc trưng CAN phương pháp định địa chỉ giao tiếp hướng đối tượng Mỗi thông tin trao đổi mạng coi một đối tượng gán môt mã số cước (Identifier) III Cấu trúc dữ liệu và truy nhập bus Cấu trúc Frame truyền dữ liệu: • CAN sử dụng phương pháp định địa chỉ theo đối tượng Các đối tượng thông báo mang liệu quan tâm giá trị đo, giá trị điều khiển, thông tin trạng thái… • Mỗi Frame truyền sẽ có một ô chứa cước đối tượng với chiều dài 11 bit (dạng khung chuẩn theo CAN2.0A) 29 bit (dạng khung mở rợng theo CAN2.0B) • CAN định nghĩa kiểu Frame truyền sau:  Khung liệu (DATA FRAME): mang liệu từ một trạm truyền tới trạm nhận  Khung yêu cầu liệu (REMOTE FRAME): gửi từ một trạm yêu cầu truyền khung liệu với mã cước  Khung lỗi (ERROR FRAME) gửi từ bất kì trạm phát hiện lỗi bus  Khung tải (OVERLOAD FRAME): sử dụng nhằm tạo một khoảng cách thời gian bổ sung giửa DATA FRAME REMOTE FRAME trường hợp một trạm tải III Cấu trúc dữ liệu và truy nhập bus  SOF (Start Of Frame): bắt đầu một Frame truyền, bit trội (dominant) Tất trạm sẽ đồng bộ hóa dựa vào bit khởi đầu  Ô phân xử (Arbitration Field): mức ưu tiên Frame truyền, quyết định quyền truy nhập bus Trong đó mã cước có chiều dài 11 bit đối với khung chuẩn, 29 bit với khung mở rộng Bit cuối ô phân xử gọi bit RTR (Remote Transmission Request) dùng để phân biệt DATA FRAME (bit trội) REMOTE FRAME (bit lặn) III Cấu trúc dữ liệu và truy nhập bus  Ô điều khiển (Remote Field): dài bit, bit cuối mã hóa chiều dài liệu  Ô liệu (Data Field): chiều dài từ đến byte, byte truyền theo thứ tự từ bit có giá trị cao (MSB) đến bit có giá trị thấp (LSB)  Ơ kiểm sốt lỗi CRC (CRC Field): bao gồm 15 bit tính theo phương pháp CRC bit lặn phân cách Dãy bit đầu vào để tính bao gồm bit khởi đầu khung, phân xử, o điều khiển, ô liệu, với đa thức phát: G = X15+ X14+ X10+ X8+ X7+ X4+ X3+  Ô xác nhận ACK (ACK Field): gồm bit phát bit lặn Mỗi trạm nhận phải kiểm tra mã CRC, nếu sẽ phát chồng lên một bit trội thời gian nhận bit ACK (ACK slot) Như vậy, một Frame truyền xác sẽ có bit ACK trợi nằm bit lặn phân cách (1 bit phân cách CRC bit phân cách ACK)  EOF (End Of Frame): kết thúc Frame truyền đánh dấu bằng bit lặn III Cấu trúc dữ liệu và truy nhập bus Khung lỡi (ERROR FRAME): • Mợt khung lỗi gửi từ bất kì trạm phát hiện lỗi bus Khung lỗi bao gồm cờ lỗi (Error Flag) phân cách lỗi (Error Delimiter) Có dạng lỗi lỗi chủ động (Active Error) lỗi bị động (Passive Error) tương ứng loại cờ lỗi:  Cờ lỗi chủ động bao gồm bit trội liền  Cờ lỗi bị động bao gồm bit lặn liền nhau, trừ trường hợp nó bị ghi đè bit trợi từ trạm khác • Phân cách lỗi đánh dấu bằng bit lặn liên tục III Cấu trúc dữ liệu và truy nhập bus Khung quá tải (OVERLOAD FRAME): • Mợt khung q tải có cấu trúc tương tự khung lỗi bao gồm cờ tải (Overload Flag) phân cách tải (Overload Delimiter)  Cờ tải bao gồm bit trội liền  Phân cách tải đánh dấu bằng bit lặn liên tục • Tới đa khung tải có thể sử dụng để tạo thời gian trễ khung liệu khung yêu cầu liệu III Cấu trúc dữ liệu và truy nhập bus Truy nhập bus: • CAN sử dụng phương pháp truy nhập bus CSMA/CA Phương pháp phân mức ưu tiên truy cập bus dựa theo tính cấp thiết nội dung thông báo Mức ưu tiên cần phải đặt cố định trước hệ thớng vào hoạt đợng • • • Mã cước mang ý nghĩa liệu mà còn sử dụng mức ưu tiên Bất trạm mạng có thể gửi thông báo đường truyền rỗi Khi có hai nhiều trạm đồng thời bắt đầu gửi thông báo thì việc phân xử xung đột sẽ dựa theo từng bit mã cước III Cấu trúc dữ liệu và truy nhập bus  Nếu bit trội có giá trị “0” bit lặn giá trị “1” thì một thông báo có mã cước nhỏ sẽ có mức ưu tiên cao  Trong trường hợp xảy va chạm DATA FRAME REMOTE FRAME với mã cước thì DATA FRAME sẽ ưu tiên  Phương pháp truy cập đảm bảo thông tin không bị mát mà còn nâng cao hiệu sử dụng đường truyền III Ứng dụng của mạng CANMạng CAN sử dụng phổ biến công nghiệp ôtô  Ngoài mạng CAN còn sử dụng để phát triển hệ thống mạng truyền thông công nghiệp như: CANopen, SDS, DeviceNet… Sơ đồ ứng dụng mạng CAN điều khiển ôtô ... của mạng CAN  Mạng CAN sử dụng phổ biến cơng nghiệp ơtơ  Ngồi mạng CAN còn sử dụng để phát triển hệ thống mạng truyền thông công nghiệp như: CANopen, SDS, DeviceNet… Sơ đồ ứng dụng mạng. ..I Tổng quan về mạng CAN  Controller Area Network (CAN) một công nghệ mạng ghép nối tiếp (a serial nextwork technology) hỗ trợ mạnh... hình mạng CAN chuẩn ISO 11898 II Kiến trúc giao thức  Đối chiếu với mô hình ISO/OSI, CAN gồm: phần lớp vật lý (physical) lớp Dữ liệu (Data link) gồm lớp LLC MAC Các lớp từ đến hiện CAN,
- Xem thêm -

Xem thêm: MẠNG CAN (Controller Area Network), MẠNG CAN (Controller Area Network), III. Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn, III. Cấu trúc dữ liệu và truy nhập bus

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay