用于嵌入式机器控制的CAN总线

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】　　来源：can-cia
　　
　　The Controller Area Network (CAN) serial bus system originally developed for in-vehicle networking in passenger cars, has been used in embedded machine-control systems since the beginning of the 1990s. Most of those early users developed their own application-layer protocols. However, the days of data-link layer solutions are over: CAN and Ethernet are the most successful data-link layer protocols. The next challenge is to select a higher-layer protocol.
　　
　　CAN标准化组织国际用户小组支持制造商使用基于CAN总线网络的更高层的协议。
　　
　　最初为了客车内各种控制装置联网通信而开发的控制器局域网（CAN）串行总线系统，自20世纪90年代初一直被用于嵌入式机器控制系统中。早期大多数使用这些总线系统的用户都在开发他们自己的应用层协议。然而，利用数据链路层解决问题的时代过去了。其中CAN总线和以太网是最成功的数据链路层协议。下一个挑战将是选择一种更高层的协议。
　　
　　纵观世界领域，有一些组织推动着基于以太网的应用层在工业应用领域的发展。这些组织现在还未取得成功。然而，在CAN总线领域中，答案已见分晓。在工厂自动化中，DeviceNet协议在其与智能分布式系统（SDS）的竞争中是明确的赢家，同时在嵌入式机器控制中，CANopen协议是最被广泛接受的应用层协议。
　　
　　DeviceNet和CANopen两个标准化（EN50325）应用层协议现在针对不同的市场发挥着各自的作用。DeviceNet协议适合用于工厂自动化，而CANopen协议特别适合用于在各种各样的机器控制中使用的嵌入式网络。这使得专用的应用层协议过时；定义特殊用处的应用层协议的需求成为历史，也许对于一些专门的大容量嵌入式系统除外。
　　
　　自从1992年以来，国际CAN标准化组织（CiA）用户和制造商小组一直支持不同的行业开发基于CAN总线网络的标准化更高层的协议。嵌入式机器网络的解决方案已经在与欧洲联盟的合作中开发出来了。其成果是CANopen应用层协议，并已被列入欧洲标准（即EN50325-4）。除CANopen应用层协议之外，CiA CANopen特殊利益小组还有特定的设备、接口和应用描述。美国第一批CANopen用户包括工业车辆、医疗器械（如GE医疗系统）的制造商和一些机器制造商（如Bell & Howell公司）。
　　
　　在欧洲，CANopen协议被广泛认为是在任何类型的机器中用于嵌入式机器控制的更高层协议，任何类型的机器包括纺织机、注模机、铁路机车、制造基于车辆的超级结构机、甚至是专用咖啡机。在规范设备各种特性方面CiA非常密切地与其它用户组织合作，比如Europmap注模机制造商小组、超结构制造商的VAK德国协会和公共交通的VDA德国协会。此外，第一个CANopen实践指南已经被美国的工业车辆协会（ITA）出版，而美国的EPRI用户组织与CiA合作开发了针对电池驱动设备的CANopen设备规程。但是在北美仍然有许多CAN总线用户明确指定他们自己的更高层协议。这就好像认为有必要定义一种新的人类语言一样。
　　
　　我认为对于基于CAN总线网络有足够的标准化更高层协议来满足其各种应用。对于使用确定元件（每年用量从几百到几万）的嵌入式网络，CANopen协议似乎是最好的解决方案，尤其是在你想买成套的设备、工具和协议栈的时候。对于系统设计者而言，重复利用应用软件是非常重要的。这不仅需要通信的兼容性，而且也需要设备的互操作性和互换性。所以，CiA支持设备制造商、系统设计者和定义CANopen设备、接口和应用描述的终端用户的各种需求。为了提供公司和独立产品的培训和教育服务，用户和制造商小组有其自己的教CANopen技术的培训人员。此外，CiA提供全世界的咨询服务帮助用户获得他们的CANopen网络的建立和运行。
　　
　　系统设计者为了使其设备品质良好，需要开发一种有效的CANopen一致性测试工具。这种工具也可以用来测试CANopen设备。即使这种工具只提供其静态测试，高达80％的故障也能被检测到。根据我的经验，我强烈建议使用专用测试设备，不管它们是否被官方认证或已经成功通过自行测试。
　　
　　CiA非营利组织成立于1992年。400多家公司已成为它的会员，包括许多位于美国的公司。CiA在北美的业务主要由于当地很低的需求而仍然受到限制。然而在过去几个月里，CiA已经收到那里越来越多的查询信息，所以它计划建立一个美国办事处。同时，美国工程师可能与总部位于德国的CiA通过e-mail、传真或电话方式联系以便获得所需的支持。
　　
　　Holger Zeltwanger是CiA的总经理，同时也是ISO任务小组负责CAN总线标准组（ISO11898）的主席。登录网站http://www.can-cia.org了解更多关于CiA的活动。

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