1 + X 传感网中级 | 任务三 CAN总线通信实践

最新推荐文章于 2025-12-25 17:22:38 发布

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#CAN #stm32 #信息与通信

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请画出你所在工位的计算机、物联网网关、实训室交换机网络拓扑结构图

完成基于CAN总线通信的生产线监控系统工程实践后，请完成以下任务。

1. 画出生产线监控系统工程的拓扑结构图，并说CAN总线通信机制。

罗列基于CAN总线通信的产线监控系统实践的主要操作步骤，并说明每一步要注意的问题

画出使用CAN卡与相应软件提取RS-485网络1数据的设备拓扑结构图，并分析数据。

画出使用RS-485转RS232转接头提取RS-485网络2数据的结构图，并分析串口数据。

请画出你所在工位的计算机、物联网网关、实训室交换机网络拓扑结构图

完成基于CAN总线通信的生产线监控系统工程实践后，请完成以下任务。

1. 画出生产线监控系统工程的拓扑结构图，并说CAN总线通信机制。

通信机制详解

1. 节点平等性

CAN总线采用多主架构，所有节点地位平等。每个节点都可以：

自主决定何时发送数据（无需主控制器协调）
主动向总线发送消息
接收总线上的所有消息（通过消息ID过滤）

这种设计避免了单点故障风险，当某个节点失效时，其他节点仍可正常通信。

2. 物理连接方式

典型连接方案：

使用双绞线（常用AWG22规格）作为传输介质
总线两端需连接120Ω终端电阻（匹配特性阻抗）
差分信号传输：
- CAN_H：典型电压2.5V（隐性）→3.5V（显性）
- CAN_L：典型电压2.5V（隐性）→1.5V（显性）
- 电压差：0V（隐性）→2V（显性）

抗干扰特性：

双绞线结构有效抑制共模干扰
差分传输对电磁干扰（EMI）具有天然免疫力
典型通信距离：
速率(kbps) 最大距离(m)
1000 40
500 100
250 250
125 500

速率(kbps)	最大距离(m)
1000	40
500	100
250	250
125	500

3. 优先级仲裁机制

仲裁过程详解：

当多个节点同时发送时，从ID最高位开始逐位比较
显性位(0)会覆盖隐性位(1)：
- 发送0的节点会检测到总线为0
- 发送1的节点检测到总线为0时，会停止发送
仲裁示例：
- 节点A发送ID：0010 1001 011
- 节点B发送ID：0010 1010 101
- 在比较第6位时（从左数第6bit）：
  - A发送1（隐性）
  - B发送0（显性）
  - B赢得仲裁

ID规范：

标准帧：11位ID（0x000-0x7FF）
扩展帧：29位ID（0x00000000-0x1FFFFFFF）
特殊ID约定：
- 0x000：最高优先级
- 0x7FF/0x1FFFFFFF：最低优先级
- 0x7DF：通常用于诊断报文

注意：为了避免总线冲突，建议系统设计时合理分配ID，确保关键消息（如刹车指令）获得最高优先

罗列基于CAN总线通信的产线监控系统实践的主要操作步骤，并说明每一步要注意的问题

编译，不能有错误

烧写，串口烧写或者ST-Link烧写，串口烧写每次NEWlab上只能有一个设备

终端机设置属性和地址 0011 0022

网关机设置属性和地址 0033

画出使用CAN卡与相应软件提取RS-485网络1数据的设备拓扑结构图，并分析数据。

01 1A 18 11 00 00 00 00

二进制表示：
0000 0001 0001 1010 0001 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

帧结构解析：

第 0 位（帧起始）
- 显性电平（逻辑0）
- 用于标识CAN帧的开始，同步节点通信时序
第 1 ~ 12 位（仲裁段）
- 标准帧中仲裁段占11位（实际数据位为第1-11位，第12位为保留位）
- 本示例值：0001 1010 000（二进制）→ 0x1A0（十六进制）
- 功能：决定报文优先级，数值越小优先级越高
- 冲突处理：多个节点同时发送时，持续发送显性电平（0）的节点赢得仲裁
第 13 位（标识位）
- 显性电平（0）：表示标准帧（11位标识符）
- 隐性电平（1）：表示扩展帧（29位标识符）
- 本帧为显性电平，说明是标准CAN帧格式