现场总线技术
图3.1中可得到最小的单回路控制系统。 + －
控制器
执行器
传感器
多个互不相干的控制回路共享一个网络－－CAN总线。
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从现场总线控制系统（FCS）的概念来说，传感器节点、执 行器节点都可以集成控制器，即所谓的智能节点，这样就形 成了真正分步式（主要指算法分散）的网络控制系统。
如果计算机系统嵌入：
嵌入控制器算法－－－－控制器节点
带有传感器接口－－－－智能传感器节点
用来驱动执行器－－－－执行器节点
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3.3CAN总线系统的拓扑结构
将网络中的设备定位为节点，把两个设备之间的连接线路定 义为链路。网络就是由一组节点和链路组成的几何图形。
网络拓扑结构设计是构建计算机网络的第一步，也是实现各 种网络协议的基础，它对网络的性能、可靠性和通2、环形拓扑
每个节点与最近的节点相连接以使整个网络形成一 个环，数据沿着环的一个方向发送。
当环中的节点不断增加时，响应时间变长。结构不易于扩展。
单个节点或一处线缆发生故障将会造成整个网络的瘫痪，因 此，一些CAN总线采用双环结构以提供容错。
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3、星形拓扑
星形拓扑中，网络中的每个节点通过一个中央设备，如集线 器连接在一起。 任何单根电线只连接两个设备（如一个工作站和一个集线 器），电缆问题只影响两个节点。 单个电缆或节点发生故障，将不会导致整个网络的通信中断。 但中央设备的失败会造成一个星形网络的瘫痪。 是CAN局域网也是以太网中常用的拓扑结构。
RH6 PC 机 控制器 DVT
目标
CAN 卡
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CAN总线的应用举例
工控机 码跺机器人
控制器
拆跺机器人
托盘2 检测点3 传送线
DVT 检测点1 检测点2
托盘1
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CAN作为局域网还可以通过网关和其他网络如以太网互联 构成大型复杂的控制网络结构，如下图所示：
图3.1 CAN总线控制系统的结构
很多工业控制系统应用了基于CAN总线的网络控制系统，而 这些网络控制系统一般具有复杂的拓扑结构。 以一个16位微处理器的CAN网关的设计为例:
第三章
CAN总线系统的结构原理
3.1 CAN总线系统的构成 通信介质：双绞线、同轴电缆或光纤。 CAN是一种现场总线，支持分布式控制，或实时控制的 串行通信网络，隶属于控制网络的范畴。 CAN控制网络：一般由控制器节点、传感器节点、执行器 节点以及监控节点（人机界面）。
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实际机器人系统的图
从机执行主机的指令，显示运行信息，向主机传送检测 数据；CAN接口电路负责各节点间的串行通信，两只 120Ω的电阻作为CAN总线的匹配电阻。
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3.2CAN总线系统的节点
3.2.1节点的概念
节点一般是指挂在CAN总线上的传感部件、执行部件或控制单元。
节点间通过对等的传播数据来实现网络通信。 节点的微控制器和上位机之间的通信可以是单向的，也可以 双向。 在双向传输信息模式中，上位机可以通过节点传来的数据和 状态值，进行报警或调整等反馈措施。
按几何图形的形状可分为：总线拓扑、环形拓扑、星形拓扑 和网状拓扑。
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1、总线拓扑
2、环形拓扑
3、星形拓扑
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1、总线拓扑
总线型拓扑由单根电缆组成，仅仅能支持一种信道， 所有节点共享全部带宽。
组建成本很低，但其扩展性差。节点数量增加，网 络性能下降。总线容错能力较差，某个中断或故障 将会影响整个网络的数据传输。
图3.1的CAN局域网控制系统可以作为整个大型控制系统的 一个子系统，这时，CAN通过网关和整个系统建立联系。
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一个简单的CAN总线系统由上位计算机和微控制器构成。
一般为：通用个人计算机和CAN总线接口（CAN适配卡和若干个CAN网 络节点）。
PCL-841 ISACAN卡
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PCL-841采用直接存储器映射，可高速访问CAN控制器。PCL841被分配给了一个内存地址，并且由于PCL-841被PC当作标准 的RAM，因此它能够提供高速的数据访问功能。并且卡上带有 光隔离器，能够保护PC和设备免受接地回路的破坏，大大增强 了系统在恶劣环境下的可靠性。
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3.2.2节点的组成
由于总线收发器物理信号驱动能力有限，在一个CAN总线 网络上，最多可挂接110个节点设备。
图3.3常用CAN节点的结构
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它是一个计算机系统、通用PC系统或嵌入式处理器系统。 其关键部分是CAN网络控制器和CAN总线接收发器，由它们 来实现CAN总线的物理 层和数据链路层协议，它们和计算机 系统就可以实现CAN网络的通信。
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4、网状结构
每两个节点之间都是直接互联的，常用于广域网。
由于每个节点都是互联的，当一个连接出了问题，能轻易迅 速的更改数据的传输路径。 是最具有容错性的网络，缺点是：成本问题。
为了缩减成本，可以选择半网状结构，通过星形或环状形拓扑 结构连接次要的节点。
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3.4基于CAN总线构建复杂拓扑结构的工业控制系统
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CAN是多主发送的，无所谓主节点和从节点的概念， 但是在有些具体的应用中,为了系统的可靠性以及整 体设计的考虑还是分为主节点和从节点。
主机 CAN接口
120Ω
120Ω
CAN接口 从机1
CAN接口 从机2
图3.2一种简单的CAN总线系统
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图3.2的原理
主机（主节点）负责监控各个从机（从节点），向从机发 布指令，并接收、处理从机传来的检测数据；
(1)能同时操作两个独立CAN网络
(2)采用SJA100CAN控制器和82C250 CAN收发器
(3)1Mbps高传输速率 (4)16MHz CAN控制器频率 (5)占用4KB地址空间，从C800H到EF00H之间的40个可调地址 (6)确保系统可靠性的1000VDC光隔离保护
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(7)每个端口可自由选择IRQ：IRQ2，3，4，5，6，7， 9，10，11，12，15 (8)显示每个端口收/发状态的LED指示灯 (9)直接存储器映射，可高速访问CAN控制器 (10)C函数库和例程 (11)带DOS库函数、工具程序和Win3.1/NT DeviceNet DLL驱动能力