CAN总线网络及其在工程机械控制系统上的应用
1 CAN总线与CANopen简介
CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制，刹车控制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等，这些控制需要检测及交换大量数据，CAN总线就是用来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。由于CAN总线本身的特点，其应用范围已不再局限于汽车行业，而向纺织机械、机器人、数控机床、医疗机械、工程机械及传感器等领域发展，CAN已被公认为最有前途的现场总线之一。
CAN属于总线式串行通信网络，其技术规范包括2.0A和2.0B,国际标准组织1993年正式颁布了CAN的国际标准ISO11898。CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型OSI(Open System Interconnection)基础上的，OSI把开放系统的通信功能划分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层等共7个层次，CAN只使用OSI底层的物理层和数据链路层。CAN信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达1Mbps/40m，直接传输距离最远可达10km/5kbps,可挂接设备数最多可达110个。CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰概率低，当节点有严重错误时，具有自动关闭功能，使总线上其他节点通信不受影响。CAN的媒体访问机制是带有优先级的CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)方式，而且其占线侦测是非破坏性的，因此CAN是一种优先级抢占方式的实时网络。
CAN的基本协议只有物理层和数据链路层，没有应用层，为了便于面向用户层面的应用开发，不同的行业组织相继在CAN的基础上制定了一系列具有应用层的通信协议，包括J1939、SDS、CAL和CANopen等等。CANopen是用于自动控制工程的开放的CAN通信协议，由CiA(CAN in Automation)协会制定，该协议使用CAN总线作为传输媒体并定义了应用层。CANopen应用层定义的内容有：网络管理、对象目录、标识符分配的缺省值、配置数据及过程数据的传输、网络监控和错误处理等等，这样在同一总线上所有不同种类的CANopen设备只需要经过正确的通信配置，其变量和参数便可以通过对象目录进行传输，而用户无需再开发专门的通信程序。正因为CANopen通过其应用层封装了CAN复杂的底层协议和操作，使用户的开发精力直接面向应用项目本身，可以大大缩短开发周期，所以在工程领域CANopen已经得到越来越广泛的应用。
2 CAN在工程机械控制系统上的应用
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