CN100454877C - Can报文优先级产生与检测系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

CAN报文优先级产生与检测系统及其方法，它解决了目前无法检测CAN报文优先级的问题。本发明的系统由三个节点及CAN总线构成；其检测方法按以下步骤进行：启动检测系统；初始化各节点；设置各节点的报文优先级(节点1＞节点2＞节点3)；配置各节点的控制场和数据场；顺序按下节点1、节点2、节点3的“启动发送”按钮；按下节点1“停止发送”按钮；采集MAC帧通过显示单元显示。本发明不仅完成了CAN报文优先级的产生，同时也实现了优先级的检测、MAC帧的监测，对深入理解CAN的MAC机制具有重要作用。

Description

CAN报文优先级产生与检测系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种CAN报文优先级产生与检测系统及其方法。
背景技术
现场总线技术已经越来越多地应用于工业现场。CAN总线更是以其高效率、低价位、高可靠性等独特优点而获得了越来越广泛的应用。报文优先级是CAN总线的一大显著特点。然而，目前国内缺乏针对CAN报文优先级的深入研究和分析，一直以来也没有一个有效的方法或手段来产生和检测报文的优先级。这在很大程度上阻碍了CAN总线的进一步研究与应用。
发明内容
为了解决目前无法检测CAN报文优先级的问题，本发明提供了一种CAN报文优先级产生与检测系统及其方法。
本发明的CAN报文优先级产生与检测系统由CAN总线、第一节点、第二节点和第三节点组成，在CAN总线上挂接有第一节点、第二节点和第三节点；所述第一节点由第一处理器、检测单元、第一通信单元、第一显示单元、第一键盘、停止发送按钮A和启动发送按钮B组成；第一处理器的总线通信端连接第一通信单元的节点通信端，第一通信单元的总线通信端通过CAN总线驱动控制器与CAN总线相连；检测单元采集CAN总线上的数字信号，检测单元的数据输出端连接第一处理器的数据输入端，第一键盘的数据输出端连接第一处理器的控制输入端，第一处理器的状态显示信号输出端连接第一显示单元的输入端，停止发送按钮A的控制信号输出端连接第一处理器的停止信号接收端，启动发送按钮B的控制信号输出端连接第一处理器的启动信号接收端；所述第二节点和第三节点的结构相同；所述第二节点由第二处理器、第二显示单元、第二通信单元、第二键盘和启动发送按钮C组成，第二键盘的数据输出端连接第二处理器，第二处理器的总线通信端连接第二通信单元的节点通信端，第二通信单元的总线通信端通过CAN总线驱动控制器与CAN总线相连，第二处理器的节点状态显示信号输出端连接第二显示单元的输入端，启动发送按钮C的控制信号输出端连接第二处理器的启动信号接收端。检测单元采集CAN总线上的数字信号，通过比较电路和给定的基准电压获取CAN总线上的“0”或“1”信号，用于对CAN总线电平进行检测，亦即可对CAN总线MAC(媒体访问控制)帧进行检测。
基于上述CAN报文优先级产生与检测系统的检测方法，依次按以下步骤进行：101、启动检测系统，上电准备；102、初始化第一节点、第二节点和第三节点；103、配置第一节点、第二节点和第三节点的报文优先级，即第一节点、第二节点、第三节点的发送报文ID分别命名为SENT_ID_1、SENT_ID_2、SENT_ID_3，报文的优先级顺序是：SENT_ID_1＞SENT_ID_2＞SENT_ID_3；104、配置第一节点、第二节点和第三节点的控制场和数据场；105、按第一节点的启动发送按钮B，通过软件使第一节点连续发送ID为SENT_ID_1的报文；106、按下第二节点的启动发送按钮C，通过软件使第二节点开始发送ID为SENT_ID_2的报文；107、按下第三节点的启动发送按钮C，通过软件使第三节点开始发送ID为SENT_ID_3的报文；108、按下第一节点的停止发送按钮A使第一节点停止连续发送报文，并在停止连续发送后再发送一帧报文的同时开始使检测单元监测总线电平，捕捉MAC帧；109、优先级的顺序体现是通过检测到的MAC帧，以逻辑电平方式将检测到的MAC帧通过显示单元显示即可判断其优先级；第一节点1将检测到的MAC帧的各位值通过第一显示单元1-4顺序地显示出来，并与第一节点1、第二节点2、第三节点3发送的MAC帧相比较，即可确定出第一节点1、第二节点2、第三节点3的报文优先级。上述第一节点的检测可以在第一节点在第三次检测到连续8个“1”的时候停止，即第三帧报文结束时停止检测。
工作原理：首先，第一节点向CAN总线上连续发送高优先级的报文，使总线一直处于“忙”的状态；然后，第二节点、第三节点发送优先级不同且均比第一节点优先级低的报文；在第一节点停止发送后，第二节点和第三节点会同时竞争总线，这时优先级较高的第二节点将赢得仲裁，通过第一节点检测总线上的电平信号即可直观显示第二节点和第三节点竞争的情况。本发明只采用了三个节点，其实在检测多个节点竞争问题时，只要按照上述方法，在总线线上挂接多个节点，并依次设置多个节点的优先级，然后实行操作即可。
发明效果：本发明能够直观的显示CAN总线上信息优先级的竞争情况，方便了对CAN总线机理与实质的深入研究，为更好地应用CAN总线奠定了理论基础。在工业现场，一般总线上会挂接多个节点，有大量的报文在总线上传输，因此可以根据事件的紧急程度设定不同的优先级顺顺序，这就给工业上事件处理带来一种解决方案，所以按照本发明的方法了解事件的优先级给工业应用带来了益处。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。图2为第一节点1的内部结构示意图。图3为第二节点2的结构示意图。图4为本发明检测方法的流程图。图5为本发明第一节点1的检测单元1-1的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图3具体说明本实施方式。
本实施方式的CAN报文优先级产生与检测系统基于CAN总线应用系统上，它由CAN总线4、第一节点1、第二节点2和第三节点3组成，在CAN总线4上挂接有第一节点1、第二节点2和第三节点3；所述第一节点1由第一处理器1-6、检测单元1-1、第一通信单元1-3、第一显示单元1-4、第一键盘1-2、停止发送按钮A 1-7和启动发送按钮B 1-5组成；第一处理器1-6的总线通信端连接第一通信单元1-3的节点通信端，第一通信单元1-3的总线通信端通过CAN总线驱动控制器与CAN总线4相连；检测单元1-1采集CAN总线4上的数字信号，检测单元1-1的数据输出端连接第一处理器1-6的数据输入端，第一键盘1-2的数据输出端连接第一处理器1-6的控制输入端，第一处理器1-6的状态显示信号输出端连接第一显示单元1-4的输入端，停止发送按钮A 1-7的控制信号输出端连接第一处理器1-6的停止信号接收端，启动发送按钮B 1-5的控制信号输出端连接第一处理器1-6的启动信号接收端；所述第二节点2和第三节点3的结构相同；所述第二节点2由第二处理器2-4、第二显示单元2-3、第二通信单元2-2、第二键盘2-1和启动发送按钮C 2-5组成，第二键盘2-1的数据输出端连接第二处理器2-4，第二处理器2-4的总线通信端连接第二通信单元2-2的节点通信端，第二通信单元2-2的总线通信端通过CAN总线驱动控制器与CAN总线4相连，第二处理器2-4的节点状态显示信号输出端连接第二显示单元2-3的输入端，启动发送按钮C 2-5的控制信号输出端连接第二处理器2-4的启动信号接收端。
如图5所示，检测单元1-1由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、直流电源V1组成，第二电阻R2的一端接地，第二电阻R2的另一端连接第一电阻R1的一端和第一处理器1-6的内部比较单元的反相输入端CP-，第一电阻R1的另一端连接直流电源V1的输出端，第三电阻R3的一端连接CAN总线4，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端和第一处理器1-6的内部比较单元的同相输入端CP+，第四电阻R4的另一端接地。检测单元1-1采集CAN总线上的数字信号，通过比较电路和给定的基准电压获取CAN总线上的“0”或“1”信号，用于对CAN总线电平进行检测，亦即可对CAN总线MAC(媒体访问控制)帧进行检测。第一处理器1-6采用元件：C8051F023；第一显示单元1-1：12864-2W；第一键盘1-2：OMRON；停止发送按钮A 1-7：OMRON；启动发送按钮B 1-5：OMRON；第一通信单元1-3：SJA1000、82C250、6N137等。其他节点的相关单元与其相同。
具体实施方式二：参见图4，本具体实施方式是基于具体实施方式一所述的CAN报文优先级产生与检测系统的检测方法，它依次按以下步骤进行：101、启动检测系统，上电准备；102、初始化第一节点1、第二节点2和第三节点3；103、配置第一节点1、第二节点2和第三节点3的报文优先级，即第一节点1、第二节点2、第三节点3的发送报文ID分别命名为SENT_ID_1、SENT_ID_2、SENT_ID_3，报文的优先级顺序是：SENT_ID_1＞SENT_ID_2＞SENT_ID_3；104、配置第一节点1、第二节点2和第三节点3的控制场和数据场(例如：控制场的DLC(数据长度码)＝0010(二进制)，则数据场可任意配置为两个字节：01110111，11101110)；105、按第一节点1的启动发送按钮B，通过软件使第一节点1连续发送ID为SENT_ID_1的报文；106、按下第二节点2的启动发送按钮C，通过软件使第二节点开始发送ID为SENT_ID_2的报文；107、按下第三节点3的启动发送按钮C，通过软件使第三节点开始发送ID为SENT_ID_3的报文；108、按下第一节点1的停止发送按钮A使第一节点1停止连续发送报文，并在停止连续发送后再发送一帧报文的同时开始使检测单元1-1监测总线电平，捕捉MAC帧；109、第一节点1将检测到的MAC帧通过第一显示单元1-4显示。本具体实施方式中，在第一节点1第三次检测到连续8个“1”时停止检测，即第三帧报文结束时停止检测。优先级的顺序体现是通过检测到的MAC帧，以逻辑电平方式将检测到的MAC帧通过显示单元显示即可判断其优先级。
第一节点1将检测到的MAC帧的各位值通过第一显示单元1-4顺序地显示出来，并与第一节点1、第二节点2、第三节点3发送的MAC帧相比较，即可确定出第一节点1、第二节点2、第三节点3的报文优先级。步骤102的初始化是指根据各个节点显示单元的提示信息，通过按键初始化各节点，包括CAN控制器各个寄存器初始化及显示单元初始化。步骤105按第一节点1的启动发送按钮B后，通过软件使第一节点1连续发送ID为SENT_ID_1的报文，其目的是为了创造了使不同优先级的报文竞争总线的条件。

Claims (3)

1.CAN报文优先级产生与检测系统，其特征在于所述系统由CAN总线(4)、第一节点(1)、第二节点(2)和第三节点(3)组成，在CAN总线(4)上挂接有第一节点(1)、第二节点(2)和第三节点(3)；所述第一节点(1)由第一处理器(1-6)、检测单元(1-1)、第一通信单元(1-3)、第一显示单元(1-4)、第一键盘(1-2)、停止发送按钮A(1-7)和启动发送按钮B(1-5)组成；第一处理器(1-6)的总线通信端连接第一通信单元(1-3)的节点通信端，第一通信单元(1-3)的总线通信端通过CAN总线驱动控制器与CAN总线(4)相连；检测单元(1-1)采集CAN总线(4)上的数字信号，检测单元(1-1)的数据输出端连接第一处理器(1-6)的数据输入端，第一键盘(1-2)的数据输出端连接第一处理器(1-6)的控制输入端，第一处理器(1-6)的状态显示信号输出端连接第一显示单元(1-4)的输入端，停止发送按钮A(1-7)的控制信号输出端连接第一处理器(1-6)的停止信号接收端，启动发送按钮B(1-5)的控制信号输出端连接第一处理器(1-6)的启动信号接收端；所述第二节点(2)和第三节点(3)的结构相同；所述第二节点(2)由第二处理器(2-4)、第二显示单元(2-3)、第二通信单元(2-2)、第二键盘(2-1)和启动发送按钮C(2-5)组成，第二键盘(2-1)的数据输出端连接第二处理器(2-4)，第二处理器(2-4)的总线通信端连接第二通信单元(2-2)的节点通信端，第二通信单元(2-2)的总线通信端通过CAN总线驱动控制器与CAN总线(4)相连，第二处理器(2-4)的节点状态显示信号输出端连接第二显示单元(2-3)的输入端，启动发送按钮C(2-5)的控制信号输出端连接第二处理器(2-4)的启动信号接收端。
2.根据权利要求1所述的CAN报文优先级产生与检测系统，其特征在于所述检测单元(1-1)由第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、直流电源(V1)组成，第二电阻(R2)的一端接地，第二电阻(R2)的另一端连接第一电阻(R1)的一端和第一处理器(1-6)的内部比较单元的反相输入端(CP-)，第一电阻(R1)的另一端连接直流电源(V1)的输出端，第三电阻(R3)的一端连接CAN总线(4)，第三电阻(R3)的另一端连接第四电阻(R4)的一端和第一处理器(1-6)的内部比较单元的同相输入端(CP+)，第四电阻(R4)的另一端接地。
3、基于权利要求1所述的CAN报文优先级产生与检测系统的检测方法，其特征在于所述检测方法依次按以下步骤进行：
(101)、启动检测系统，上电准备；
(102)、初始化第一节点(1)、第二节点(2)和第三节点(3)；
(103)、配置第一节点(1)、第二节点(2)和第三节点(3)的报文优先级，即第一节点(1)、第二节点(2)、第三节点(3)的发送报文ID分别命名为SENT_ID_1、SENT_ID_2、SENT_ID_3，报文的优先级顺序是：SENT_ID_1＞SENT_ID_2＞SENT_ID_3；
(104)、配置第一节点(1)、第二节点(2)和第三节点(3)的控制场和数据场；
(105)、按第一节点(1)的启动发送按钮B，通过软件使第一节点(1)连续发送ID为SENT_ID_1的报文；
(106)、按下第二节点(2)的启动发送按钮C，通过软件使第二节点开始发送ID为SENT_ID_2的报文；
(107)、按下第三节点(3)的启动发送按钮C，通过软件使第三节点开始发送ID为SENT_ID_3的报文；
(108)、按下第一节点(1)的停止发送按钮A使第一节点(1)停止连续发送报文，并在停止连续发送后再发送一帧报文的同时开始使检测单元(1-1)监测总线电平，捕捉MAC帧；
(109)、优先级的顺序体现是通过检测到的MAC帧，以逻辑电平方式将检测到的MAC帧通过显示单元显示即可判断其优先级；第一节点(1)将检测到的MAC帧的各位值通过第一显示单元(1-4)顺序地显示出来，并与第一节点(1)、第二节点(2)、第三节点(3)发送的MAC帧相比较，即可确定出第一节点(1)、第二节点(2)、第三节点(3)的报文优先级。
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