Balluff BDG F-NH Series, Руководство по настройке

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5 Allgemeine CAN-In forma tionen
5.1 CAN- Physik
CAN ist ein Feldbus. Der CAN-Bus funktioniert nach dem CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision
Avoidance) Verfahren. Das bedeutet, dass Nachrichten-Kollisionen auf dem Bus beim Buszugriff durch die sog.
Bit-Arbitrierung vermieden werden. Die Daten bzw. Bits werden in NRZ-L (Non Return To Zero - Low) codiert.
Zur Datensicherung werden eine zyklische Redundanzprüfung und andere Sicherheitsvorkehrungen verwendet.
Die Synchronisierung der Busteilnehmer wird über ein sog. „Bit-stuffing“ gewährleistet. CAN ist ein Multimaster-
System. Das bedeutet, dass alle Busteilnehmer gleichberechtigt über den Bus verbunden sind und die
Kommunikation nicht von einem einzelnen Master gesteuert werden muss.
Der CAN-Bus mit Kupferleitung-Ausführung arbeitet auf Basis von Differenzsignalen. Die Differenzsignale werden
normalerweise über zwei Leitungen übertragen: CAN
HIGH
, CAN
LOW
. Der Pegel CAN
HIGH
ist komplementär zu
CAN
LOW
. Gleichtaktstörungen werden so optimal unterdrückt.
Die Übertragung der Daten erfolgt so, dass ein Bit, je nach Zustand, entweder dominant oder rezessiv auf den
Bus wirkt. Ein dominantes (0) überschreibt dabei ein rezessives Bit (1).
Das CAN-Netzwerk an sich basiert auf der Linienstruktur. Diese kann durch Stichleitungen erweitert werden.
Stichleitungen sind jedoch nur in eingeschränktem Umfang zulässig (bis zu einer maximalen Länge von 0,5 m).
Es müssen immer zwei Abschlusswiderstände von je 120 Ohm (zwischen CAN
HIGH
und CAN
LOW
) an dem
jeweiligen Ende verwendet werden. Andere Positionen oder Widerstandsgrößen sind nicht zulässig.
Die oben angesprochene Arbitrierung wird zur Ordnung des Buszugriffes auf Basis der CAN-Identifier der zu
sendenden Nachrichten genutzt. Jeder Teilnehmer überwacht ständig den Bus. Senden zwei Teilnehmer
gleichzeitig, so setzt sich der Teilnehmer durch, der den „stärkeren“ Identifier hat. Der andere Teilnehmer erkennt,
wenn sich ein anderer „stärkerer“ Identifier durchgesetzt hat, und stoppt das Senden eigener Informationen, bis
es auf dem Bus wieder „still“ ist (siehe Abbildung 5.1). Technisch gesehen überlagert das erste dominante Bit
(=stärkere Bit) das entsprechend rezessive des anderen. Verwenden beide Teilnehmer einen gleichen CAN-
Identifier, wird ein Error ausgegeben sobald eine Kollision innerhalb des restlichen Nachrichtenteils entsteht.
Grundsätzlich darf ein CAN-Identifier nur von maximal einem Teilnehmer verwendet werden!
Abbildung 5.1: Beispiel einer Arbitrierung
Durch Nutzen der Arbitrierung stellt sich eine Hierarchie der Nachrichten untereinander ein. Die Nachricht mit
dem niedrigsten Identifier hat höchste Priorität und wird immer Buszugriff erhalten. Für die Übertragung von
zeitkritischen Nachrichten muss also ein CAN-Identifier hoher Priorität (mit niedrigem Wert) vergeben werden.
Der Sendezeitpunkt kann aber selbst bei Nachrichten hoher Priorität nicht genau vorher bestimmt werden, da
gerade in Übertragung befindliche Nachrichten nicht unterbrochen werden (nichtdeterministisches Verhalten.