СAN

Controller Area Network, (CAN) (локальна мережа контролерів, він же CAN-Bus і Інтерфейс CAN) — стандарт, призначений для організації високонадійних та недорогих каналів зв’язку у розподілених системах керування.

CAN розроблений компанією Robert Bosch GmbH в середині 1980-х і знайшов застосування у промисловій автоматизації, технологіях «розумного будинку», автомобільній промисловості та інших галузях. Найчастіше CAN-інтерфейс використовується як зв’язна ланка між головною магістраллю та багатьма допоміжними датчиками, механізмами і т.д., підключення яких до центральної магістралі не завжди доцільне.

Загальна інформація

CAN є послідовною шиною, що підтримує одночасну роботу багатьох ведучих пристроїв. Це означає, що всі вузли CAN-мережі мають можливість передавати дані і декілька вузлів одночасно можуть давати запит на шину.

На ринку CAN присутній у двох версіях: версія 2.0А задає 11-бітову ідентифікацію повідомлень (тобто в системі може бути 2048 повідомлень), версія 2.0B — 29-бітову (536 млн. повідомлень). Слід відзначити, що версія 2.0В, яку часто називають FullCAN, поступово витісняє версію 2.0А, яку називають, також, BasicCAN.

Магістраль CAN використовує двопровідникову виту пару і працює з максимальною швидкістю трансляції 1 Мбіт/с на довжині до 40 м. Із збільшенням відстані зменшується максимальна швидкість трансляції (напр. 250 кбіт/с до 250 м).

Роз'єми для мережі CAN не стандартизовані. Кожен протокол високого рівня зазвичай визначає свій тип роз'ємів для CAN-мережі.

Топологія мережі CAN

У будь-якій реалізації мережа CAN — фізичне середовище передачі даних інтерпретується як ефір, в якому контролери, працюють як прийомо-передавачі. При цьому, розпочавши передачу, контролер не перериває прослуховування ефіру, зокрема він відстежує і контролює процес передачі поточних, передаваних ним же, даних. Це означає, що усі вузли мережі одночасно приймають сигнали, що передаються по шині. Неможливо послати повідомлення якомусь конкретному вузлу. Проте, CAN-контролери надають апаратну можливість фільтрації CAN-повідомлень.

CAN мережа призначена для комунікації так званих вузлів. Кожен вузол складається з двох складових. Це власне CAN-контролер, який забезпечує взаємодію з мережею і реалізує протокол, і мікропроцесор (CPU).

CAN-контролери з'єднуються за допомогою шини, яка має як мінімум два дроти CAN_H і CAN_L, по яких передаються сигнали за допомогою спеціалізованих прийомо-передавачів, котрі ще реалізують додаткові сервісні функції:

• регулювання швидкості наростання вхідного сигналу шляхом зміною струму на вході;

• вбудована схема обмеження струму захищає виходи передавачів від ушкодження при можливих замиканнях ліній CAN_H і CAN_L з ланцюгами живлення, а також від короткочасного підвищення напруги на цих лініях;

• внутрішній тепловий захист;

• режим зниженого енергоспоживання, в якому приймачі продовжують повідомляти контролер про стан шини для того, щоб при виявленні на шині інформаційних сигналів він міг вивести приймачі в нормальний режим роботи.

Область застосування

Протокол CAN спочатку проектувався для потреб автомобільної промисловості. Компанії Chrysler, Ford, GM, Volvo, Audi, BMW, Renault, SAAB, Volkswagen, Toyota використовують CAN для контролю та управління системами автомобілів, в тому числі системами безпеки ABS і ASC. Тепер область використання CAN розширилася.

Типовими прикладами застосування CAN-мереж є системи контролю та управління:

• текстильним обладнанням компаній Cezoma, Lindauer Dornier, Rieter, Schlafhorst, Sulzer;

• поліграфічним обладнанням Heidelberger, Ferag;

• пакувальними машинами EDF, Island Beverages, Northrup King, Soudronic, TetraPak, Wepamat;

• деревообробним обладнанням компанії Homag;

• виробництвом напівпровідників Applied Materials.

Серед інших важливих областей застосування CAN – промислова автоматизація та системи управління роботами. ABB, Bosch, Engel, Kuka та інші компанії вже застосовують CAN у своєму обладнанні.

Протоколи високого рівня

Базовій специфікації CAN бракує багатьох можливостей, які вимагаються в реальних системах: передавання даних довших за 8 байт, автоматичного розподілу ідентифікаторів між вузлами, однотипного керування пристроями різних типів і виробників. Тому невдовзі після появи CAN на ринку почали розроблятися протоколи високого рівня для него. До числа поширених протоколів увійшли:

• CANopen

• DeviceNet

• CAN Kingdom

• J1939

• SDS