[發明專利]一種CAN總線系統中的應用層通訊方法

無效

• 申請號: 201010130353.5
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101808132A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 閆學凱;李一鵬;周偉;郭蓋華;陳志發;林敬橋
• 申請（專利權）人: 武漢若比特機器人有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及CAN(Controller?Area?Network，控制器領域網絡)總線，具體涉及一種CAN總線系統及其中的應用層通訊方法。

背景技術：

CAN總線最初是由德國Bosch公司為了解決汽車中眾多控制器與測量設備之間的數據交換而開發的一種串行數據通信總線(可參見Bosch.CAN?Specification，version?2.0，1991，9)，后發展為國際標準ISO11898。CAN總線的最大特點在于數據鏈路層采用了消息優先性仲裁、自動應答，CRC(Cyclical?Redundancy?Check，循環冗余碼校驗)自動校驗、錯誤重發等機制。由于CAN總線具有可靠性高，傳輸速率快，通信距離較遠，易于使用、維護和網絡擴展，目前已廣泛應用于各種工業現場控制領域。

但是，CAN只定義了ISO/OSI中的物理層和數據鏈路層規范，這種設計要求用戶在應用CAN協議時，必須自行定義應用層協議。實踐表明，即使最簡單的CAN分布式系統，僅僅靠兩層協議規范是不夠的，要進行高效率的通訊還需要進一步明確應用層協議。目前，CAN總線應用層協議種類很多，但這些協議或者是非常復雜的通用型協議，比如CANopen，DeviceNet，或者是基于特定應用領域的專用協議，如J1939標準。使用復雜的通用性協議，一般會增加CAN總線節點的開銷，增加開發周期和成本。而特定的協議一般會使得應用存在較大的局限性，增加了修改和移植的成本。

發明內容：

本發明的目的是提供一種CAN總線系統中的應用層通訊方法，它根據對CAN總線應用層設計在工業現場應用中需求出發，結合CAN總線數據鏈路層的特點，CAN總線通訊模式以及CAN節點寄存器模型提出了一套完整通用的CAN總線應用層通訊方案，效率高，協議代價小，簡單實用，便于推廣和移植，可以適合于很多使用CAN總線的工業自動化設備或移動設備上。

為了解決背景技術中所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：將設備內部的功能分成若干個通道，每個功能通道都有自己的屬性，這樣就能清晰地將CAN總線上的數據對象，按照功能劃分開來。結合CAN總線通訊的特點，再將設備的功能及其屬性進行編號，某個虛擬數據對象，將由一個通道號和一個屬性值完全對應。因此，一個通道號和一個屬性值被稱為虛擬數據對象的索引。在發送應用層消息是，虛擬數據通道的索引信息，被直接放置在了ID之上，直接提高了通訊效率。不同的設備具有不同的通道和屬性，因此，需要有一個對應的虛擬數據對象表來記錄虛擬數據對象的索引。每個虛擬數據對象的實際物理意義，數據類型，讀寫權限，都將記錄在虛擬數據表中。

本發明主要針對工業現場與移動設備中廣泛使用的主從式CAN總線拓撲結構，提出了一個完整的基于虛擬數據對象的一般性應用層通訊方案，易于推廣和移植，適用性強。本發明的技術方案在基于ARM的系統級集成運動控制系統中得到了應用和驗證。實驗結果表明本通訊方案具有使用簡明，資源占用少等優點。

附圖說明：

圖1是本發明基于CAN總線的應用層協議的結構示意圖；

圖2是本發明應用層協議讀取虛擬數據對象的流程圖；

圖3是本發明應用層協議寫入虛擬數據對象的流程圖；

圖4是本發明應用層協議使用BOOST方式讀取虛擬數據對象的流程圖。

具體實施方式：

參看圖1，本具體實施方式采用以下技術方案：它包括CAN總線虛擬數據對象、虛擬數據對象表、虛擬數據對象的讀寫操作。所述CAN總線應用層協議的數據通訊過程，是通過向CAN總線上發送擴展幀格式的數據幀或遠程幀來完成的。

CAN總線系統的鏈路層協議是一個面向CAN?ID的一種通訊方式，CAN總線數據通信的對象是CAN?ID，而不是某個設備的地址，因此，如何分配CAN?ID來實現不同設備之間的數據交互就是所述虛擬數據對象所解決的問題。

虛擬數據對象是所述CAN總線應用層協議通訊的最小單元，其表示了設備的某個功能屬性。每個遵循所述應用層協議的設備都必須有一個數據對象表，該表中保存了每個虛擬數據對象的索引、含義、數據類型、數據長度，從這個意義上來講，每個虛擬對象是被事先定義好的。

所述虛擬數據對象的索引值是由通道和屬性來完成的。通道值表示了一個設備的某個功能，通道屬性表示了該通道功能的不同的屬性。每個屬性具有不同的數據類型和讀寫權限。設備通過檢索通道號以及屬性值，即可訪問到指定的虛擬數據對象。