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“CAN FD”对专用机械中的现场总线和工业以太网提出挑战 [2015/1/16] |
“CAN FD”对专用机械中的现场总线和工业以太网提出挑战
将多个独立的数据包组合成单独的报文使得数据管理更为简便,因为单独的报文无需付出昂贵的成本即可同步。和传统的CAN相比,能快速传输更大数据包的CAN FD所传输的数据量(64个字节)是传统8字节CAN报文的8倍左右。这样,可以更快速地传输高优先级报文,同时提高实时能力。 数据安全 数据安全是一个重要话题:尽管和传统的CAN相比CAN FD增加了数据包的大小,但它同样能满足数据安全的要求,例如通过拥有适配算法的更长的CRC校验码来实现。根据传输数据字节的数量可使用三种不同的CRC算法:在8个字节数据报文之前的CRC校验公式,以及两个拥有16个或大于16个字节数据报文的加强版算法。CAN控制器使用的算法依数据长度代码而定。 为了提高数据的安全性,还可采用额外的建议。所以,CAN FD报文中的CRC总是从一个填充位开始;在5个位之后再新增一个填充位――这与CAN填充位规则相反,并与之前的位的位值相互独立。每个填充位都是之前的位的补偿值。 反向兼容性 从CAN转换到更快的通信系统的一个缺点是需要经常完全转换:所有与CAN相关的东西如EtherCAT等必须适配新的系统,还可扩展机器控制器以使用多种不同的网络。这两种方式均有优缺点。在使用CAN FD时,可采用“温和”选项:由于CAN FD控制器也能作为传统的CAN节点,所以所有的网络节点可被CAN FD功能设备逐步取代。一旦整个网络都拥有了CAN FD功能,那么它的优点将会发挥到极致。这对专用机械尤其受用,因为它们通常会使用无法被自由节点替换的网络――特别是客户特定的设备或内部开发的设备。 CAN FD的工具 现有大量解决方案可用于开发CAN FD设备和网络――特别是适用范围广的PC接口的PC-CAN FD接口卡,如HMS网络公司的IXXAT CAN -IB 500/600 PCIe卡。这些CAN卡包含全面的用于Windows、Linux和其它操作系统的驱动程序包,并能方便地连接到现有的系统中,还可将现有的软件包快速添加到CAN FD网络中,因为它们支持CAN和CAN FD。 除了需要驱动程序软件相关的硬件接口外,若想有效利用CAN FD还需要测试和分析工具。为此,HMS将在不久之后推出一款高性能完整解决方案,价格实惠,并采用知名的IXXAT canAnalyser的CAN FD功能版本。 在业界开放CAN FD课题 除了上面提到的工具外,在生产环境中使用CAN FD还有更为重要的方面。明智的做法是在工业应用中采用标准化的更高层的协议:非营利组织CiA(CAN in Automaion)正致力于将CANopen总线转换为CAN FD――CANopen V5规范,这包括对CAN FD的扩展,预计可在今年年中推出。 采用CAN FD另一个重要方面在于它可以批量提供实惠的微控制器,并集成了CAN/CAN FD控制器。截至目前,现有的设备大多使用含CAN FD IP模块的FPGA。另外,集成了CAN FD逻辑的微控制器通常为含有CPU模块的高性能组件,可用于含复杂控制器设备的车辆。在推出简单且具有成本效益的CAN FD微控制器后,FPGA系统将成为最灵活的解决方案。 前景 CAN FD通过显著提高数据的传输速率,简单的配置以及保留传统现场总线中的分析选项扩大了CAN解决方案的应用领域。即将推出的用于CAN FD的CANopen总线意味着新的网络系统将用于工业部门,并为100kbit/sec至5Mbit/sec数据传输速率的网络提供了有效的解决方案。由于可选用更高的液位计、液位变送器、电容式液位计、电容式液位变送器的数据速率或使用单独/组合式扩展数据框架,设计灵活的CAN FD非常适用于专用机械中适应性强的现场总线系统。
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