给您介绍工控CAN总线

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CAN是什么

CAN,全称Controller Area Network,即控制器局域网,是一种由Bosch公司在1983年开发的通信协议。它主要用于汽车和工业环境中的电子设备之间的通信。CAN协议定义了物理层和数据链路层的通信机制,使得不同的设备能够通过CAN总线进行数据交换。

CAN总线是什么

CAN总线是一种多主通信总线,它允许多个设备共享同一通信媒体。在CAN总线中,设备之间通过发送和接收消息来交换数据。CAN总线使用非破坏性仲裁机制来解决多个设备同时发送数据时的冲突,确保数据传输的可靠性。

特点和应用场景

特点:

  • 多主通信:任何设备都可以在任何时刻发送消息,而无需事先请求。
  • 高可靠性:通过仲裁机制和错误检测机制,确保数据传输的正确性。
  • 灵活性:支持多种网络拓扑结构,如总线型、星型等。
  • 实时性:快速响应,适合实时控制需求。
  • 成本效益:设备简单,布线成本低。

应用场景:

  • 汽车电子:比如发动机控制、防抱死刹车系统、安全气囊这些。
  • 工业自动化:比如生产线上的机器,需要互相协调工作。
  • 医疗设备:医院里的各种仪器,需要联网监控。
  • 智能家居:家里的安全系统、灯光控制等。
CAN总线通信应用

拿汽车来说,CAN总线在汽车里就像是个信息高速公路。比如,你开车的时候踩油门,油门的位置传感器就会告诉发动机控制单元(ECU)你踩了多少油门。ECU就会根据你踩的力度和发动机的情况,告诉喷油器和点火系统怎么工作。同时,ECU还会跟防抱死刹车系统(ABS)“聊天”,确保车在加速的时候还能稳稳的。

通过CAN总线,汽车里的各种电子设备能互相聊天,协调工作,这样车不仅跑得快,还更安全,更舒适。所以,CAN总线在汽车里就像是一个不可或缺的“信息传递者”。

作者介绍:

90后资深架构师,深耕工业可视化,数字化转型,深度学习技术在工业中的应用。深入研究Web3D,SCADA ,深度学习开发应用。开发语言技能JAVA/C#/Python/Golang/Vue3/TypeScript, 关注【工业可视化】带你一起学~

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在工业控制计算机(工控机)通过 CAN 总线与 AGV(自动导引车)底盘进行通信的场景中,硬件接口配置、通信协议设置和数据交互开发是关键环节。以下从几个核心方面进行说明: ### 3.1 硬件接口配置 工控机通常不具备原生的 CAN 接口,因此需要外接 CAN 接口模块,如 PCI/PCIe CAN 卡、USB-CAN 适配器或嵌入式 CAN 控制器。选择模块时需考虑以下因素: - **通信速率**:支持 125kbps、250kbps、500kbps、1Mbps 等多种 CAN 波特率。 - **接口数量**:是否支持多通道 CAN 接口以满足多个设备通信需求。 - **操作系统兼容性**:是否提供 Linux、Windows 下的驱动程序。 连接 AGV 底盘时,需确保 CAN 模块的物理接口与底盘的 CAN 总线接口匹配(如 DB9、RJ45 或端子排),并正确连接 CAN_H 和 CAN_L 信号线。 ### 3.2 通信协议设置 CAN 总线通信基于帧结构进行数据传输,通常采用标准帧(11 位标识符)或扩展帧(29 位标识符)。AGV 底盘与工控机之间的通信协议应包括: - **CAN ID 分配**:为底盘的不同功能模块(如驱动、转向、急停)分配唯一的 CAN ID。 - **数据帧格式**:定义数据长度码(DLC)及数据域的含义,如速度指令、方向控制、状态反馈等。 - **波特率配置**:确保工控机与底盘的 CAN 控制器使用相同的波特率。 在 Linux 系统中,可通过 `ip` 命令配置 CAN 接口: ```bash sudo ip link set can0 up type can bitrate 500000 ``` 在 Windows 系统中,可通过厂商提供的 API(如 PCAN-Basic、SocketCAN for Windows)进行配置。 ### 3.3 数据交互开发 实现数据交互需要编写 CAN 通信应用程序,负责发送控制指令和接收底盘状态信息。以下是一个基于 Python 和 `python-can` 库的基本示例: ```python import can # 初始化 CAN 总线 bus = can.interface.Bus(channel='can0', bustype='socketcan') # 发送控制指令 msg = can.Message(arbitration_id=0x123, data=[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], is_extended_id=False) bus.send(msg) # 接收底盘状态反馈 while True: message = bus.recv(1.0) # 超时时间为1秒 if message: print(f"Received: {message.arbitration_id}, Data: {message.data}") ``` 开发中需注意: - **实时性要求**:AGV 控制系统对响应时间敏感,应采用实时操作系统(RTOS)或优化线程调度策略。 - **数据校验机制**:加入 CRC 校验、超时重传等机制提高通信可靠性。 - **异常处理**:处理 CAN 总线断开、总线负载过高等异常情况。 ###
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