社会应用中CAN总线与EtherCAT区别对通讯影响的研究
社会应用中的CAN总线与EtherCAT区别对通讯影响的研究
引言
CAN（Controller Area Network）是ISO国际标准化的串行通信协议，广泛应用于工业自动化、船舶、医疗设备和电梯等领域。现场总线作为当今自动化领域技术发展的热点，被誉为自动化领域的计算机局域网。CAN总线协议实现了物理层、数据链路层和应用层，因其在数据链路上保障传输可靠性，节省了应用层开销。
CAN总线特点包括：无主从分区，每个节点可以向其他节点发起数据通信；优先级高低决定通信顺序，不会对通信线路造成拥塞；最大传输距离可达10公里，速率最高可达到1Mbps；传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。
CAN总线采样点规则和原理
CAN协议将位时间分为同步段、传播段和相位缓冲段1及相位缓冲段2，每个段由称之为Time Quantum（Tq）的最小时间单位构成。通过设置点位时序，使得可以设定一个采样点，以使总线上多个单元同时采样。这一锁存的电平作为位值。采样点位置在相位缓冲段1结束处，如图所示。
图 1 CAN 位时间结构图
CAN总线采样点对传输距离影响分析
CAN收发器改良和隔离器件引入提高了通信可靠性，但也引入额外延时，导致通信距离变短或错误帧增加。在以1Mbps波特率下的应用中，对信号延时进行简要分析，其中因素包括ACK应答、CAN总线位时间组成以及理论分析。
CAN网络延时理论分析
发送节点发出CRC场后，将发出一位应答隙，在这一隙内接收节点应该输出显式位作为回应。如果发送节点在应答隙内没有检测到有效显示，则判定总线错误，因此必须确保发送节点在应答隙内接收到有效显示信号，以保证整个信号传播延时小于750ns，即隔离器件等环节需小于750ns才能保证所有延时合计不超过程序规定采样点百分比位置。
CAN网络延时实际情况分析
以两端之间简单连接为例，从报文发出开始到接收到ACK应答，全程需要考虑各环节的实际运行情况，如驱动器循环长度限制，以及隔离脉冲宽度限制，并结合具体系统设计要求来调整每个环节参数以获得最佳性能。此外，还需要根据不同的工作环境条件如温度变化来进一步优化系统设计以满足实际需求。
