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制定一个主从通讯协议
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传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 制定一个主/从通讯协议 Version 1.10版 2006年5月 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 目录 l协议设计要素分析 l协议组成 l主/从通讯协议 lCAN网络编程与调试 l应用实例 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 协议设计要素分析 l构建一个网络,需要解决的关键技术问题 有: n总线传输信息的速率、容量、优先等级、节点 容量等技术问题; n高电磁干扰环境下的可靠数据传输; n确定最大传输时的延时大小; n网络的容错技术; n网络的监控和故障诊断功能 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 协议设计要素分析 l在CAN总线协议的设计过程中,需要考虑 以下主要的因素: nCAN报文的分配 n数据通讯的实现 n网络管理 n设备建模 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 CAN报文的分配 lCAN报文的分配 n报文ID的分配 u报文标识符分配的方法被认为是基于CAN-bus 的系 统的主要结构元素 u报文相关的优先权和报文的等待时间 u报文滤波适用性、合理的通讯结构适用性和标识符 使用的效率 u标准帧:11位ID u扩展帧:29位ID 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 CAN报文的分配 lCAN报文的分配 nCAN报文数据的分配 uCAN报文为短帧报文,最多可以传送8个数据字节 u实际应用中往往需要传送大于8个字节的数据,因 此对于报文数据部分的分配需要考虑对于分段传送 的需要 u报文数据部分的合理使用:服务数据和应用数据 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 CAN报文的分配 l报文格式的定义 n报文ID的定义 uCAN2.0A 帧:11位ID uCAN2.0B 帧:29位ID n报文数据的定义 u每帧报文最多最多8bytes数据 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 CAN报文格式 lCAN2.0B 帧格式 ID28ID27ID26ID25ID24ID23ID22ID21ID20ID19ID18SRRIDEID17ID16ID15 rev ID14ID13ID12ID11ID10ID9ID8ID7ID6ID5ID4ID3ID2ID1ID0RTR 0/1 DLC3 ~ DLC0 Data Length Code (0 ~ 8) 数据部分( 0~8字节 ) 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 数据通讯模式 l数据通讯的方式规定了网络中各设备之间 数据交换的规则 l主从/多主 l命令/响应模式 n在一般的通讯过程中常采用命令/响应的方式 n在基于命令/响应模式的通讯网络中,由主控设 备发送命令帧,受控设备接收到命令帧以后向 主控设备发送响应帧,从而实现数据交换 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 数据通讯模式 l命令/响应模式 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 数据通讯模式 l数据通讯模式的确定 nCAN总线的特性: u多主结构,根据优先权对总线进行访问 u无破坏性的基于优先权的逐位仲裁 n通讯效率和总线利用率 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 数据通讯模式 l灵活的通讯模式 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 网络管理 l对于整个网络,一些突发的事件必须处理 ,例如节点的故障 l网络中的错误或者异常必须能够检测和显 示,并且通过某种方式进行处理 l节点网络状态(启动、通讯异常时动作) l提供简单的节点监控和有效的错误处理措 施,可以在一定程度上提高系统的通讯可 靠性,并利于系统的维护 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 设备建模 l在网络中除了定义通讯以外,还要求对于 网络中相似设备的功能类型进行定义,满 足对于设备的互用性和可交换性的需求 l如何制定标准设备的规范 n设备子协议Device Profile 的原则 n设备必备功能 n设备可选功能 n扩展性的考虑 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 协议组成 l协议的组成部分 n报文传输协议 n报文格式定义 n设备的定义 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 主/从通讯协议 l主/从通讯协议,在一般简单网络中是一个可靠易 于实现的协议模式 n通讯报文数据结构通常定义 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 主/从通讯协议:示例 lCAN报文格式(标准帧)定义: nCAN ID分配: nCAN 报文数据定义 ID10ID9ID8ID7ID6ID5ID4ID3ID2ID1ID0 源地址功能码 DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5DATA6DATA7 分段 标识 目标 地址 附加参数 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 Example l演示一个实际的CAN-bus应用单元: n采用CAN2.0B帧,29位ID码,响应命令时无返回帧。 n响应的目的地址码(ID): 0x00 00 00 33 n命令码(CMD): 00 启动设备,有显示(声或光),返回帧无; 01 停止设备,关显示(声或光),返回帧无; 02 读取参数,返回帧有,此命令帧保留未用。 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 Notes l需要仔细考虑ID部分的合理分配; l兼容多种通讯方式(点对点、广播); l超过8字节数据的传输使用分帧方式; l应用层协议会影响验收滤波器设置; l总线的通讯效率与应用层有关。 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 CAN网络编程与调试 lCAN网络编程 n主控节点 uPLC u工控PC n受控节点 u节点的硬件设计 u节点的软件设计 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 CAN网络编程与调试 lCAN网络调试 n单个节点的调试 u软硬件的调试 uCAN通讯的调试 u硬件设备的应用(示波器、逻辑分析仪) 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 CAN网络编程与调试 l网络通讯的调试 n网络环境的测试 n严苛环境下的测试(高总线负载、强干扰环境 、故障的设定) nCANalyst分析仪的应用或者其他工具的应用 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 CAN网络编程与调试 l网络故障 n硬件故障 u设计原因 u其他因素 n软件故障 u设计原因 u其他因素 n网络拓扑 u总线拓扑 u线缆的选择 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 通讯协议的选择 l通讯协议的选择 n根据需要选择合适的通讯协议 u标准的协议:DeviceNet CANopen u自定义协议 l标准协议的优点 n开发工具及资料丰富,市场认知度高 n开发周期较长,开发难度较高 l自定义协议 n与实际系统应用密切相关,易于实现 n局限性:厂家自定义,不宜推广 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 Modbus协议 lModbus协议介绍 nModbus就是工业控制的网络协议中的一种 n Modbus协议定义了一个控制器能认识使用的 消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通 信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的 过程,如何回应来自其它设备的请求,以及怎 样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内 容的公共格式 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 Modbus协议 l当在一Modbus网络上通信时,此协议决定了每个 控制器需要知道它们的设备地址,识别按地址发 来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应 ,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。 l在其它网络上,包含了Modbus协议的消息转换为 在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展 了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误 检测的方法。 Modbus协议支持主/从通讯方式, 同时也支持使用对等技术通讯 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 Modbus协议 lModbus协议帧结构 l问题:如何将Modbus协议应用到CAN总线 中? 地址码功能码数据部分校验 8 bits8 bitsN×8bits16 bits 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 自定义协议实例 l协议帧格式 ID10ID9ID8ID7ID6ID5ID4ID3ID2ID1ID0 目的地址 FendFcntFunction code DLC3 ~ DLC0 Data Length Code (0 ~ 8) 数据部分( 0~8字节 ) 传递价值 成就你我http://www.embedcontrol.com 致远电子 谢谢!谢谢!
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