汽车CAN总线协议解密剖析工业现场关键通信技术
随着工业物联网(IoT)技术的飞速发展，高性能、工厂设备与IT系统集成以及工业物联网需求的推动，使得工业以太网(Industrial Ethernet)在全球市场中增长迅猛。据HMS发布的2017年工业网络市场份额报告显示，工业以太网占比已达46%，相较于去年的38%增长了22%。在通信领域，EtherNet/IP和PROFINET是两大领导者，其中PROFINET主要占据中欧市场，而EtherNet/IP则在北美地区占据主导地位。
紧跟其后的是 EtherCAT、Modbus-TCP和EthernetPOWERLINK。然而，在实时性要求极高的应用场景下，如机器人控制、车辆系统等，EPA(Ethernet Powerlink Application)、EtherCAT、EthernetPowerLink、PROFINET和EtherNet/IP这五种标准竞争激烈。
首先，我们来看一下这些标准中的每一个：
EPA：作为中国自主研发的一项技术，由浙江大学、中科院自动化所、大连理工大学等单位联合制定，是用于工业测量和控制系统的实时以太网标准。在实现实时性的方法上，它采用了一种独特的手段，即在ISO/IEC8802.3协议规定的数据链路层之上增加了一个EPA-CSME（communicationschedulingmanagemententity），用于对数据报文进行调度管理。这一设计确保了非实时数据通过CSMA/CD通信机制传输，而实时性要求严格的数据则使用确定性调度方式保证不会发生冲突。此外，EPA网络还将控制网络分为多个微网段，每个微网段之间互不干扰，以避免广播风暴。
EthernetPowerLink：由奥地利贝加莱公司开发，是一种基于CANopen基础上的实时以太网解决方案。它通过引入SCNM（slotcommunicationnetworkmanagement）机制来消除CSMA/CD通信中的不确定性，这使得网络按照固定的周期进行通信，每个周期分为三个时间槽：同步时间槽、异步时间槽和空闲时间槽，从而保证了对有严格延迟要求的数据包能够及时传输，同时避免了碰撞问题。
PROFINET：由PI组织提出的工业以太网标准，不仅可以提供TCP/IP标准通讯，还能实现两种不同的硬件流程通讯模式，以满足不同级别优先级下的应用需求。在各版本中，PROFINET都提供了一些具体措施来提升其适应不同环境条件下的能力，比如使用IEEE802.1D和IEEE1588技术扩展，以及提出RT（软实时）与IRT（Isochronous Real-time）两个独立通道供用户选择依照自己的实际需要配置。
SERCOSIII：作为世界上最早诞生的串行化真实时间通信协议之一，其历经三代发展至今已经成为国际标准IEC61491-26，并且经过长期积累经验形成强大的产业生态圈，对于具有复杂运动控制任务或精密同步需求的大型机械设备尤其有效。
综上所述，这些重要的工业现场总线协议各有千秋，它们之间存在着既相似又不同的点。而当我们试图从汽车CAN总线协议这个角度重新审视这些关键组件，那么汽车行业对于安全、高效率运作而言，将会更加重视那些能够保障信息安全与快速响应性的解决方案，从而促进更多细致分析与深入探讨，以寻找最佳合适解答未来制造业面临挑战的问题。
