Лекция 9ВР (1088294), страница 3
Текст из файла (страница 3)
PassiveError Flags состоит из 6 рецессивных бит, поэтому остальные узлысети его не замечают, и Passive Error Flags лишь приводит кувеличению Error счетчика узла. Узел в состоянии Bus Off ничегоне передает в сеть (не только Error кадры, но вообще никакиедругие).Адресация и протоколы высокого уровняВ CAN не существует явной адресации сообщений и узлов.ПротоколCAN(Identificationидентификаторнигдеfield+неуказываетRTR)сообщениячтодолжноилиузла.полеарбитражаиспользоватьсяТакимкакобразом,идентификаторы сообщений и адреса узлов могут находится влюбом поле сообщения (в поле арбитража или в поле данных, илиприсутствовать и там, и там). Точно также протокол не запрещаетиспользовать поле арбитража для передачи данных.Утилизация поля арбитража и поля данных, и распределениеадресов узлов, идентификаторов сообщений и приоритетов в сетиявляется предметом рассмотрений так называемых протоколоввысокого уровня (HLP - Higher Layer Protocols).
Название HLPотражает тот факт, что протокол CAN описывает только дванижних уровня эталонной сетевой модели ISO/OSI, а остальныеуровни описываются протоколами HLP.Рис. 4. Логическая структура протокола CAN.Существует множество таких высокоуровневых протоколов.Наиболее распространенные из них это:•DeviceNet•CAL/CANopen•SDS•CanKingdomФизичекий уровень протокола CANФизический уровень (Physical Layer) протокола CAN определяетсопротивление кабеля, уровень электрических сигналов в сети ит.п. Существует несколько физических уровней протокола CAN(ISO 11898, ISO 11519, SAE J2411).В подавляющем большинстве случаев используется физическийуровень CAN определенный в стандарте ISO 11898.
ISO 11898 вкачествесредыпередачиопределяетдвухпроводнуюдифференциальную линию с импедансом (терминаторы) 120 Ом(допускается колебание импеданса в пределах от 108 Ом до 132Ом. Физический уровень CAN реализован в специальных чипах CAN приемо-передатчиках (transceivers), которые преобразуютобычные TTL уровни сигналов используемых CAN-контроллерамив уровни сигналов на шине CAN. Наиболее распространенныйCAN приемо-передатчик - Phillips 82C250, который полностьюсоответствует стандарту ISO 11898.Махимальная скорость сети CAN в соответствие с протоколомравна 1 Mbit/sec. При скорости в 1 Mbit/sec максимальная длинакабеля равна примерно 40 метрам. Ограничение на длину кабелясвязано с конечной скоростью света и механизмом побитовогоарбитража (во время арбитража все узлы сети должны получатьтекущий бит передачи одновременно, те сигнал должен успетьраспространится по всему кабелю за единичный отсчет времени всети.
Соотношение между скоростью передачи и максимальнойдлиной кабеля приведено в таблице:скорость передачи максимальная длина сети1000 Кбит/сек40 метров500 Кбит/сек100 метров250 Кбит/сек200 метров125 Кбит/сек500 метров10 Кбит/сек6 километровРазъемы для сети CAN до сих пор НЕ СТАНДАРТИЗОВАНЫ.Каждый протокол высокого уровня обычно определяет свой типразъемов для CAN-сети.Платформа DCNPРаспределенная управляющая сетевая платформа DCNP (Distributed ControlNetwork Platform) – это платформа, предназначенная для разработкисложных распределенных гетерогенных встраиваемых систем мониторинга,контроля и управления.
Изначально данная платформа разрабатывалась длясистем автоматизации зданий (хотя ее применение не ограничено только этойобластью). Такие системы обслуживают большое количество помещений иразличного оборудования, содержат множество датчиков и актуаторов, узлови устройств, являются территориально-распределенными, и, как следствие,реализуются при помощи нескольких сетевых технологий. Онихарактеризуются сложными алгоритмами взаимодействия различныхподсистем и прикладных объектов, требуют наличия распределенныхцентров управления и мониторинга, применяют различные сетевыетехнологий и оборудование разных производителей.Основные задачи, поставленные при проектировании DCNP:•Создание единой платформы для разработки распределенныхмасштабируемых встраиваемых систем управления и мониторинга дляразличных сфер автоматизации•Объединение различных сетевых технологий в рамках однойприкладной системы с возможностью будущего расширения за счетновых сетевых технологий, включая и беспроводные•Обеспечение уровневого представления системы с четкимразграничением функций по уровням•Обеспечение описания прикладной системы в терминах областиавтоматизации, независящее от применяемого оборудования и сетевыхтехнологий•Стандартизация механизмов описания и взаимодействия узлов иобъектов прикладной системыМодель платформыЛогическая модель платформы DDCNP имеетуровневое представление (рис.
1) и включает дваинтерпретирующих среза прикладной системы илиобъекта: логический (объектовый) срез ALS(Application Logical Slice) и физический(аппаратурный) срез APS (Application Physical Slice).Логический срез прикладной системы содержит толькоРис. 1. Модельуровень распределенного приложения DAL (Distributedплатформы DCNPApplication Layer), который представляет логическиеобъекты, предназначенные для описания системы втерминах области приложения, независимо отприменяемых для ее построения технологий иоборудования.
На этом уровне определяютсяалгоритмы функционирования прикладной системы.Физический срез прикладного объекта содержит три уровня. Уровеньсенсорной сети SNL (Sensor Network Layer) представляет сенсорные узлы,предназначенные для сбора и первичной обработки данных с датчиков ивыдачу прямого управления на исполнительные механизмы. Уровеньхарактеризуется большим числом узлов и применением различных сетей (внастоящее время LIN, RS-485, CAN), а также беспроводных сетей (ZigBee итехнологии фирмы EnOcean).Уровень сети контроллеров CNL (Controller Network Layer) представляетсетевые модули и устройства, предназначенные для сбора данных ссенсорных узлов, обработки критически важных процессов и управляющихалгоритмов.
Уровень характеризуется сравнительно небольшим количествомустройств и применением сетей CAN и Ethernet.Уровень сети станций WNL (Workstation Network Layer) представляетрабочие станции и сервера, предназначенные для контроля, мониторинга иуправления прикладной системой. Этот уровень отвечает за накопление исохранение оперативной информации, поддержку всех информационных базданных, конфигурирование и настройку целевой системы. Уровеньхарактеризуется применением сетей Ethernet.Уровень сенсорной сети. Протокол LINeУровень сенсорной сети обеспечивает поддержку сетей, предназначенныхдля организации взаимодействия между различными интеллектуальнымидатчиками, актуаторами, модулями и блоками в пределах локальныхобластей (например, помещений и/или этажей).
Для организациивзаимодействия, как правило, применяются полевые шины CAN/CANopen,LIN/LINe, RS-485/LINe, MicroLAN и т.д., а так же беспроводные сети IEEE802.15.4/ZigBee, EnOcean и другие.Уровень сети контроллеров. Протокол CANeБазовой сетевой технологией, применяемой на уровне сети контроллеров иуровне распределенного приложения, является технология CAN иоснованный на ней высокоуровневый протокол CAN, предназначенный длясложных распределенных приложений. Последний работает на прикладномуровне семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых системISO/OSI.На уровне сети контроллеров определенно понятие NAE (Network AreaEntity) – адресуемый объект контроллерной сети – узел сети. NAE адресуется4-разрядным идентификатором NAE-ID. Тем самым, платформаподдерживает обслуживание на CNL уровне до 16777215 контроллеров. Узелсети описываются при помощи профиля – описание функциональности,свойств, атрибутов, и других характеристик устройства.На уровне сети контроллеров протокол CANe:•Обеспечивает возможность подключения сенсорных сетей, тем самым,организуя иерархию сетей и связь с уровнем сенсорной сетиплатформы DCNP.
Обеспечивается поддержка различных сенсорныхсетей и протоколов.•Описывает логические объекты, обслуживаемые сетевым узлом,обеспечивая связь с уровнем распределенного приложения.CAN поддерживает слой управления сетью – NM (Network Management).Через использование сервисов NM осуществляется инициализация узлов, ихзапуск и остановка, охрана функционирования узлов, конфигурирование инастройка, а так же загрузка прикладного программного обеспечения.Коммуникационные объекты NM:•Управление состояниями узлов.
Каждый узел сети может находиться водном из предопределенных состояний (INITIALIZATION,DISCONNECTED, CONNECTED, OPERATIONAL). Состояния служатдля управления поведением узла в сети. Например, они обеспечиваютразвертывание системы или старт системы после подачи питания.•Управление охраной узлов. Служат для определения неисправныхузлов сети. Охрана узлов осуществляется через механизм сердцебиения– периодическая посылка сообщения «я живой».•Сетевые событийные объекты. Служат для оповещения о событияхпроисходящих в узлах и связанных с управлением сетью.
С помощьюсетевых событий обеспечивается идентификация «новых» узлов сети(только что подключенных, не входящих в конфигурацию системыузлов). Такие узлы периодически посылают специальные сообщения.Посредством сетевых событий происходит оповещение о запуске узла.•Объекты конфигурирования. Внутренние объекты данных узла(например, коммуникационные параметры), в соответствии с CANe,представляются в виде словаря объектов.
Словарь объектов – этогруппировка объектов данных, доступных по сети в упорядоченномпредопределенном режиме. Адресация объектов словаряосуществляется через индек (16 разрядов) и субиндекс (8 разрядов).Для доступа к объектам словаря служат объекты конфигурирования.Посредством этих объектов осуществляется конфигурированиепараметров узла и загрузки прикладного программного обеспечения.Взаимодействие контроллеров осуществляется по одной из трех моделей:Master/Slave, Producer/Consumer, Client/Server..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
