Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
осуществляют поиск своего собственного подчиненного адреса или адреса
общего вызова. Если детектируется один из этих адресов, запрашивается
прерывание. Когда микроконтроллер желает, чтобы шина стала главной,
аппаратные средства ожидают, пока шина освободится. Возможное
функционирование в качестве подчиненного при этом не прерывается. Еспи
арбитраж шины потерян в главном режиме, то соответствующий контроллер 12С
переключается в подчиненный режим немедленно и может детектировать свой
собственный подчиненный адрес.
326
СТРУКТУРА СОВРЕМЕННЫХ 8-РАЗРЯДНЫХ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Байт передан, прерывание
. I в приемнике
^ZDCXDCTVj
' I Старший Ц-^
бит
Сигнал подтверждения от ¦ приемника
sa^w\_ JAim
рос ру
Удержание тактового сигнала на время обработки прерывания
/ЛА/'-А-М.
3l
7~Т
START
Адрес
R/W ASK Ожидание Данные Рис. 4.29. Пример обмена данными в 12С
ASK
STOP
Разработанный в середине 1980-х фирмой "Bosch" для систем управления
узлами автомобиля, протокол CAN (Controller Area Network - сеть
контроллеров) является последовательным протоколом высокоскоростной и
высоконадежной передачи данных в широковещательном (broadcast) режиме в
мультимастерной среде. Удачное сочетание низкой стоимости подключения,
простоты и надежности с доступностью элементной базы и инструментальных
средств разработки - одни из основных достоинств CAN-техноло-гии.
Положения стандарта, закрепленные в используемой на сегодня спецификации
2.0А/В фирмы "Bosch" и международном стандарте ISO 11898, соответствуют
двум начальным уровням (физическому и канальному) 7-уровневой модели
взаимодействия открытых систем ISO/OSI. Ряд оригинальных технических
решений, реализованных при разработке протокола, наилучшим образом
позволили сориентировать его на решение задач контроля и управления.
Структура CAN-сети представлена на рис. 4.30. Шинная топология,
являющаяся основой CAN, требует наличия механизма адресации узлов, однако
в CAN нет адресов как таковых: сообщение принимается всеми узлами. Любое
передаваемое сообщение имеет определяющий его содержание уникальный
идентификатор (ID), на основании которого каждый узел фильтрует "свои"
сообщения и "решает", реагировать или нет на сообщение, транслируемое в
данный момент. Неоспоримыми преимуществами отсутствия адресации являются
теоретически неограниченное число узлов и простота
их добавления и отключения.
Физическая среда передачи данных в CAN может быть самой разной - витая
пара, плоский кабель, оптоволокно, а так же радио- и ИК-каналы и даже
линии электропередач. Основным ограничением протяженности шины является
лишь предельно допустимая суммарная задержка распространения сигнала для
заданной скорости передачи (в кабеле, трансиверах, входных цепях
контроллеров и т. д.). В соответствии с рекомендациями IS011898 при
использовании стандартных трансиверов и быстродействующих оптопар (для
гальванической развязки) макси-
Микроконтроллер
CAN-модуль Тх Rx
¦ +5В
0В
' Гальваническада
^ развязка!
Трансивер CAN H CAN L GND
Vad
CAN-шина >. V_CAN+ *- CAN_H CAN_L >- V CAN-
Рис. 4.30. Структура CAN-сети
327
8-РАЗРЯДНЫЕ микроконтроллеры
мальная протяженность сети при скорости передачи 1 Мбит/с ограничена
девятью метрами. Предельная рекомендуемая протяженность сети в
соответствии с тем же стандартом достигается при снижении скорости
передачи до 50 кбит/с. А в документах промышленной CAN-группы CiA (CAN in
Automation) приведены следующие полученные практическим путем соотношения
"скорость - протяженность" для проводной сети без гальванической
развязки: 1 Мбит/с - 30 м; 500 кбит/с -100 м; 125 кбит/с - 500 м; 20
кбит/с -2500 м; 10 кбит/с - 5000 м.
Сообщения, передаваемые по CAN-шине, именуются фреймами. Форматы фреймов
передаваемых данных приведены на рис. 4.31. В зависимости от инициатора
передачи и ее цели существуют четыре типа фреймов:
1) Data Frame - фрейм данных;
2) Remote Frame - фрейм запроса данных;
3) Error Frame - фрейм ошибки;
4) Overload Frame - фрейм перегрузки.
Собственно для передачи данных используется Data Frame, в поле данных
которого (Data Field) могут находиться от 0 до 8 байтов данных.
Поле арбитража (Arbitration Field) фрейма включает в себя идентификатор
(ID), однозначно определяющий содержание и приоритет сообщения.
Стандартным форматом сообщений (CAN Specification 2.0А) предусмотрен 11-
битный идентификатор, позволяющий различать до 20348 типов сообщений (на
практике обычно до 2032), а расширенный (CAN Specification 2.0В) - 29-
битный (стандартный 11-битный с 18-битным расширением) с теоретически
возможным числом типов сообщений более 536 млн. Фреймы, соответствующие
стандартному и расширенному форматам сообщений, приведены на рис. 4.31.
Бит RTR (Remote Transmission Request - запрос передачи данных) для фрейма
должен иметь доминантный уровень. В расширенном формате фрейма бит SRR
(Substitute Remote Request) с рецессивным уровнем заменяет следующий (в
стандартном формате) за 11-разрядным идентификатором бит RTR. Бит
