Скорость передачи и длина сети

Рассмотрение стандарта CAN.

История зарождения и развития CAN.

Технология CAN.

Недавно отмечалось 25-летие CAN. Он был разработан компанией Robert Bosch GmbH для применения в автомобильной электронике и в настоящее время широко распространён в промышленной автоматизации, технологиях «умного дома», автомобильной промышленности и многих других областях.

CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи — последовательный, широковещательный, пакетный.

Промышленные шины (Fieldbuses), использующие технологии CAN, являются в настоящее время одними из самых распространенных в мире. Протокол CAN, оформленный в виде международного стандарта ISO 11898, определяет физический и канальный уровни Fieldbus. На его основе создано несколько протоколов прикладного уровня: CANopen, DeviceNet, J-1939, CANKingdom, SDS. Из них наибольшее распространение, особенно в Европе, получил CANopen. Cозданный для применения в сетях управления автомобилями, благодаря своей надежности, производительности и доступности аппаратных средств, он нашел применение также в медицинском оборудовании, внедорожной технике (погрузчики, кары и проч.), железнодорожном транспорте, морской и авиационной электронике, общественном и коммунальном транспорте, автоматизации зданий и в других областях.

СAN определяет передачу в отрыве от физического уровня — он может быть каким угодно, например, радиоканалом или оптоволокном. Но на практике под CAN-сетью обычно подразумевается сеть топологии «шина» с физическим уровнем в виде витой экранированной медной пары (дифференциальной).

Все узлы в сети CAN должны работать с одной скоростью. Хотя изначально CAN не определяет скоростей работы, но фактически все пользуются следующими рекомендациями.

Таблица 6.1. Временные параметры передачи данных для сети CAN.

Скорость передачи,	Максимальная длина линии	Номинальное время передачи бита	Число квантов времени на бит	Длина кванта времени	Позиция точки захвата
1 Мбит/с	25 м	1 мкс		125 нс	(750 нс)
800 Кбит/с	50 м	1,25 мкс		125 нс	(1 мкс)
500 Кбит/с	100 м	2 мкс		125 нс	(1,75 мкс)
250 Кбит/с	250 м	4 мкс		250 нс	(3,5 мкс)
125 Кбит/с	500 м	8 мкс		500 нс	(7 мкс)
50 Кбит/с	1000 м	20 мкс		1,25 мкс	(17,5 мкс)
20 Кбит/с	2500 м	50 мкс		3,125 мкс	(43,75 мкс)
10 Кбит/с	5000 м	100 мкс		6,25 мкс	(87,5 мкс)

Отметим, что существуют решения и более 1 Мбит/с.

Максимальная длина линии определяется по максимально допустимой задержке на передачу сигнала (для наихудшего случая), в которую входят задержка сигнала при передаче по линии (5 нс/м) и задержки входных и выходных цепей драйверов. Это ставит максимальную длину сети в обратную зависимость от скорости передачи: чем больше скорость, тем меньше длина. Максимальные рекомендуемые значения задержек приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2. Стандартные максимальные временные задержки на передачу сигнала CAN.

Скорость передачи	Максимальная задержка на передачу сигнала
1 Мбит/с - 800 Кбит/с	210 нс
500 Кбит/с – 200 Кбит/с	300 нс (включая 2 х 40 нс – задержки на опторазвязках драйверов)
125 Кбит/с	450 нс (включая 2 х 100 нс – задержки на опторазвязках драйверов)
50 Кбит/ч – 10 Кбит/с	1,5 кванта времени: эффективная задержка рассчитывается как полусумма задержек при передаче рецессивного и доминантного уровней сигнала

При этом считается обязательным использование опторазвязок при длине линии более 200 м. Для увеличения длины линии более 1 км необходимо использовать репитер или мост.

Дата добавления: 2015-07-02