CN1909490A - Can节点报文发送等待条件与等待时间确定的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
CAN节点报文发送等待条件与等待时间确定的系统及方法，它涉及的是CAN节点报文发送等待条件与等待时间确定的技术领域。它是为了克服现有技术存在不能有效的对MAC机制、报文发送的各组成时间/延时进行确定的问题。第一通信单元(1－4)、第二通信单元(2－4)、第三通信单元(3－4)的CAN接口都依次连接在CAN总线上；它的步骤：(一)、启动系统；(二)、初始化第一节点(1)；(三)、设置第一节点(1)的标识符场、控制场和数据场；(四)、按下第一启动发送按钮(1－5)；(五)、初始化第二节点(2)；(六)、按下第二启动发送按钮(2－5)；(七)、按下第一启动发送按钮(1－5)；(八)、初始化第三节点(3)；(九)、重新初始化第一节点(1)；(十)、按下第二启动发送按钮(2－5)。本发明能实时对MAC机制、报文发送的各组成时间/延时进行确定。
Description
技术领域
本发明涉及的是CAN节点报文发送等待条件产生与等待时间确定的技术领域。
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。在对CAN总线的研究和应用中，与报文发送有关的时间特性是人们所关心的一个问题。对于绝大多数现场总线，其报文发送总延时包括等待时间和发送净延时，发送净延时是一个相对容易确定的时间，它取决于报文的数量和波特率，而等待时间则主要取决于网络的MAC(媒体访问控制)机制，分析、确定起来往往比较复杂和困难。目前，国内外针对CAN总线的MAC机制、报文发送的各组成时间/延时的理论分析比较普遍，但现有技术存在不能有效的对CAN总线的MAC机制、报文发送的各组成时间/延时进行确定，这在很大程度上阻碍了CAN总线教学实验和培训的开展。
发明内容
本发明是为了克服现有技术存在不能有效的对CAN总线的MAC机制、报文发送的各组成时间/延时进行确定的问题，进而提供一种CAN节点报文发送等待条件与等待时间确定的系统及方法。
本发明的系统由第一节点1、第二节点2、第三节点3组成；
所述第一节点1由第一键盘1-1、第一处理器1-2、第一显示单元1-3、第一通信单元1-4、第一启动发送按钮1-5组成；第一键盘1-1的控制数据输出总线端、第一启动发送按钮1-5的控制数据输出总线端分别连接第一处理器1-2的两个控制数据输入总线端，第一通信单元1-4的通信数据输出输入总线端连接第一处理器1-2的通信数据输出输入总线端，第一处理器1-2的显示数据输出总线端连接第一显示单元1-3的数据输入总线端；
第二节点2由第二键盘2-1、第二处理器2-2、第二显示单元2-3、第二通信单元2-4、第二启动发送按钮2-5组成，第二键盘2-1的控制数据输出总线端、第二启动发送按钮2-5的控制数据输出总线端分别连接第二处理器2-2的两个控制数据输入总线端，第二通信单元2-4的通信数据输出输入总线端连接第二处理器2-2的通信数据输出输入总线端，第二处理器2-2的显示数据输出总线端连接第二显示单元2-3的数据输入总线端；
第三节点3由第三键盘3-1、第三处理器3-2、第三显示单元3-3、第三通信单元3-4组成；第三键盘3-1的控制数据输出总线端连接第三处理器3-2的控制数据输入总线端，第三通信单元3-4的通信数据输出输入总线端连接第三处理器3-2的通信数据输出输入总线端，第三处理器3-2的显示数据输出总线端连接第三显示单元3-3的数据输入总线端；第一节点1的第一通信单元1-4的CAN接口、第二节点2的第二通信单元2-4的CAN接口、第三节点3的第三通信单元3-4的CAN接口都依次连接在CAN总线上；
它的步骤为：
一、启动系统；
二、初始化第一节点1，即通过第一键盘1-1对CAN控制器的各个寄存器的初始化、对定时器的初始化(设置定时器的工作方式，设置定时器初值)和对显示单元的初始化，并通过相关寄存器的设置，保证第一节点1不接收任何报文；
三、设置第一节点1的标识符场、控制场和数据场；
四、按下第一节点1的第一启动发送按钮1-5，实施如下操作：在总线空闲状态下，使第一节点1发送一帧报文，然后立即检测发送状态并启动定时器开始计时，通过判断可知，第一节点1正在发送报文，即第一节点1报文已被立即发送，说明总线空闲条件下报文发送等待时间为零，同时判断报文是否发送完成，如果报文未发送完成则继续计时，发送完成则停止计时，并将计时值t0传送给第一处理器1-2内的时间寄存器，则t0即为总线空闲条件下该帧报文的实际发送时间，再把t0送第一显示单元1-3显示；
五、初始化第二节点2，并设置第二节点2的标识符场、控制场和数据场，其步骤如下：通过第二键盘2-1对CAN控制器的各个寄存器初始化，设置标识符场时要保证第二节点2发送的报文优先级比第一节点1发送的报文优先级低；
六、按下第二节点2的第二启动发送按钮2-5，实施如下操作：第二节点2连续发送报文，以使总线处于“忙”的状态；
七、按下第一节点1的第一启动发送按钮1-5，实施如下操作：第一节点1发送一帧报文，并与步骤四发送的报文相同；同时启动定时器开始计时，判断报文是否发送完成，如果报文未发送完成则继续计时，发送完成则停止计时，并将计时值传送给第一处理器1-2内的时间寄存器，计时值记为t1，令Δt10＝t1-t0，则Δt10即为最高优先级发送时的等待时间，再把Δt10送第一显示单元1-3显示；
八、初始化第三节点3，并设置第三节点3的标识符场、控制场和数据场，其步骤如下：通过第三键盘3-1对CAN控制器的各个寄存器初始化，保证第三节点3只接收第二节点2发送的报文，设置标识符场时要保证第三节点3发送的报文优先级比第一节点1发送的报文优先级高；
九、重新初始化第一节点1，其步骤如下：通过第一键盘1-1对CAN控制器的各个寄存器初始化，通过设置相关寄存器，保证第一节点1只接收第二节点2发送的报文；
十、按下第二节点2的第二启动发送按钮2-5，实施如下操作：第二节点2连续发送报文，以使总线处于“忙”的状态，第一节点1和第三节点3成功接收第二节点2的报文后，等待一个相同的随机时间，然后同时发送报文，由于第三节点3的报文优先级比第一节点1的高，因此第三节点3赢得仲裁；第一节点1在启动发送后同时启动定时器开始计时，判断报文是否发送完成，如果报文未发送完成则继续计时，发送完成则停止计时，并将计时值传送给第二处理器2-2内的时间寄存器，计时值记为t2，令Δt20＝t2-t0，则Δt20即为中间优先级报文发送时的等待时间；
十一、结束。
本发明能实时对CAN总线的MAC机制、报文发送的各组成时间/延时进行确定，通过对比分析，确定出了相应的等待时间，清晰地表明了不同等待条件下等待时间的长短，得出的结果精确、直观，有助于掌握CAN总线的MAC机制。
附图说明
图1是本发明的电路结构图，图2是本发明的方法步骤流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的系统由第一节点1、第二节点2、第三节点3组成；
所述第一节点1由第一键盘1-1、第一处理器1-2、第一显示单元1-3、第一通信单元1-4、第一启动发送按钮1-5组成；第一键盘1-1的控制数据输出总线端、第一启动发送按钮1-5的控制数据输出总线端分别连接第一处理器1-2的两个控制数据输入总线端，第一通信单元1-4的通信数据输出输入总线端连接第一处理器1-2的通信数据输出输入总线端，第一处理器1-2的显示数据输出总线端连接第一显示单元1-3的数据输入总线端；
第二节点2由第二键盘2-1、第二处理器2-2、第二显示单元2-3、第二通信单元2-4、第二启动发送按钮2-5组成，第二键盘2-1的控制数据输出总线端、第二启动发送按钮2-5的控制数据输出总线端分别连接第二处理器2-2的两个控制数据输入总线端，第二通信单元2-4的通信数据输出输入总线端连接第二处理器2-2的通信数据输出输入总线端，第二处理器2-2的显示数据输出总线端连接第二显示单元2-3的数据输入总线端，
第三节点3由第三键盘3-1、第三处理器3-2、第三显示单元3-3、第三通信单元3-4组成；第三键盘3-1的控制数据输出总线端连接第三处理器3-2的控制数据输入总线端，第三通信单元3-4的通信数据输出输入总线端连接第三处理器3-2的通信数据输出输入总线端，第三处理器3-2的显示数据输出总线端连接第三显示单元3-3的数据输入总线端；第一节点1的第一通信单元1-4的CAN接口、第二节点2的第二通信单元2-4的CAN接口、第三节点3的第三通信单元3-4的CAN接口都依次连接在CAN总线上；
它的显示和检测步骤为：
一、启动系统；
二、初始化第一节点1，即通过第一键盘1-1对CAN控制器的各个寄存器的初始化、对定时器的初始化(设置定时器的工作方式，设置定时器初值)和对显示单元的初始化，并通过相关寄存器的设置，保证第一节点1不接收任何报文；
三、设置第一节点1的标识符场、控制场和数据场；
四、按下第一节点1的第一启动发送按钮1-5，实施如下操作：在总线空闲状态下，使第一节点1发送一帧报文，然后立即检测发送状态并启动定时器开始计时，通过判断可知，第一节点1正在发送报文，即第一节点1报文已被立即发送，说明总线空闲条件下报文发送等待时间为零，同时判断报文是否发送完成，如果报文未发送完成则继续计时，发送完成则停止计时，并将计时值t0传送给第一处理器1-2内的时间寄存器，则t0即为总线空闲条件下该帧报文的实际发送时间，再把t0送第一显示单元1-3显示；
五、初始化第二节点2，并设置第二节点2的标识符场、控制场和数据场，其步骤如下：通过第二键盘2-1对CAN控制器的各个寄存器初始化，设置标识符场时要保证第二节点2发送的报文优先级比第一节点1发送的报文优先级低；
六、按下第二节点2的第二启动发送按钮2-5，实施如下操作：第二节点2连续发送报文，以使总线处于“忙”的状态；
七、按下第一节点1的第一启动发送按钮1-5，实施如下操作：第一节点1发送一帧报文，并与步骤四发送的报文相同；同时启动定时器开始计时，判断报文是否发送完成，如果报文未发送完成则继续计时，发送完成则停止计时，并将计时值传送给第一处理器1-2内的时间寄存器，计时值记为t1，令Δt10＝t1-t0，则Δt10即为最高优先级发送时的等待时间，再把Δt10送第一显示单元1-3显示；
八、初始化第三节点3，并设置第三节点3的标识符场、控制场和数据场，其步骤如下：通过第三键盘3-1对CAN控制器的各个寄存器初始化，保证第三节点3只接收第二节点2发送的报文，设置标识符场时要保证第三节点3发送的报文优先级比第一节点1发送的报文优先级高；
九、重新初始化第一节点1，其步骤如下：通过第一键盘1-1对CAN控制器的各个寄存器初始化，通过设置相关寄存器，保证第一节点1只接收第二节点2发送的报文；
十、按下第二节点2的第二启动发送按钮2-5，实施如下操作：第二节点2连续发送报文，以使总线处于“忙”的状态，第一节点1和第三节点3成功接收第二节点2的报文后，等待一个相同的随机时间，然后同时发送报文，由于第三节点3的报文优先级比第一节点1的高，因此第三节点3赢得仲裁；第一节点1在启动发送后同时启动定时器开始计时，判断报文是否发送完成，如果报文未发送完成则继续计时，发送完成则停止计时，并将计时值传送给第二处理器2-2内的时间寄存器，计时值记为t2，令Δt20＝t2-t0，则Δt20即为中间优先级报文发送时的等待时间；
十一、结束。
所述第一处理器1-2、第二处理器2-2、第三处理器3-2都选用的是8051系列、C8051F系列、8096系列的芯片；第一显示单元1-3、第二显示单元2-3、第三显示单元3-3都选用的是12864-2W；第一键盘1-1、第二键盘2-1、第三键盘3-1都选用的是OMRON；第一启动发送按钮1-5、第二启动发送按钮2-5选用的都是OMRON；第一通信单元1-4、第二通信单元2-4、第三通信单元3-4都选用的是SJA1000、82C250、6N137。
Claims (2)
1、CAN节点报文发送等待条件与等待时间确定的系统，其特征在于它由第一节点(1)、第二节点(2)、第三节点(3)组成；
所述第一节点(1)由第一键盘(1-1)、第一处理器(1-2)、第一显示单元(1-3)、第一通信单元(1-4)、第一启动发送按钮(1-5)组成；第一键盘(1-1)的控制数据输出总线端、第一启动发送按钮(1-5)的控制数据输出总线端分别连接第一处理器(1-2)的两个控制数据输入总线端，第一通信单元(1-4)的通信数据输出输入总线端连接第一处理器(1-2)的通信数据输出输入总线端，第一处理器(1-2)的显示数据输出总线端连接第一显示单元(1-3)的数据输入总线端；
第二节点(2)由第二键盘(2-1)、第二处理器(2-2)、第二显示单元(2-3)、第二通信单元(2-4)、第二启动发送按钮(2-5)组成，第二键盘(2-1)的控制数据输出总线端、第二启动发送按钮(2-5)的控制数据输出总线端分别连接第二处理器(2-2)的两个控制数据输入总线端，第二通信单元(2-4)的通信数据输出输入总线端连接第二处理器(2-2)的通信数据输出输入总线端，第二处理器(2-2)的显示数据输出总线端连接第二显示单元(2-3)的数据输入总线端，
第三节点(3)由第三键盘(3-1)、第三处理器(3-2)、第三显示单元(3-3)、第三通信单元(3-4)组成；第三键盘(3-1)的控制数据输出总线端连接第三处理器(3-2)的控制数据输入总线端，第三通信单元(3-4)的通信数据输出输入总线端连接第三处理器(3-2)的通信数据输出输入总线端，第三处理器(3-2)的显示数据输出总线端连接第三显示单元(3-3)的数据输入总线端；第一节点(1)的第一通信单元(1-4)的CAN接口、第二节点(2)的第二通信单元(2-4)的CAN接口、第三节点(3)的第三通信单元(3-4)的CAN接口都依次连接在CAN总线上。
2、CAN节点报文发送等待条件与等待时间确定的方法，其特征在于它的步骤为：
一、启动系统；
二、初始化第一节点(1)，即通过第一键盘(1-1)对CAN控制器的各个寄存器的初始化、对定时器的初始化和对显示单元的初始化，并通过相关寄存器的设置，保证第一节点(1)不接收任何报文；
三、设置第一节点(1)的标识符场、控制场和数据场；
四、按下第一节点(1)的第一启动发送按钮(1-5)，实施如下操作：在总线空闲状态下，使第一节点(1)发送一帧报文，然后立即检测发送状态并启动定时器开始计时，通过判断可知，第一节点(1)正在发送报文，即第一节点(1)报文已被立即发送，说明总线空闲条件下报文发送等待时间为零，同时判断报文是否发送完成，如果报文未发送完成则继续计时，发送完成则停止计时，并将计时值t0传送给第一处理器(1-2)内的时间寄存器，则t0即为总线空闲条件下该帧报文的实际发送时间，再把t0送第一显示单元(1-3)显示；
五、初始化第二节点(2)，并设置第二节点(2)的标识符场、控制场和数据场，其步骤如下：通过第二键盘(2-1)对CAN控制器的各个寄存器初始化，设置标识符场时要保证第二节点(2)发送的报文优先级比第一节点(1)发送的报文优先级低；
六、按下第二节点(2)的第二启动发送按钮(2-5)，实施如下操作：第二节点(2)连续发送报文，以使总线处于“忙”的状态；
七、按下第一节点(1)的第一启动发送按钮(1-5)，实施如下操作：第一节点(1)发送一帧报文，并与步骤四发送的报文相同；同时启动定时器开始计时，判断报文是否发送完成，如果报文未发送完成则继续计时，发送完成则停止计时，并将计时值传送给第一处理器(1-2)内的时间寄存器，计时值记为t1，令Δt10＝t1-t0，则Δt10即为最高优先级发送时的等待时间，再把Δt10送第一显示单元(1-3)显示；
八、初始化第三节点(3)，并设置第三节点(3)的标识符场、控制场和数据场，其步骤如下：通过第三键盘(3-1)对CAN控制器的各个寄存器初始化，保证第三节点(3)只接收第二节点(2)发送的报文，设置标识符场时要保证第三节点(3)发送的报文优先级比第一节点(1)发送的报文优先级高；
九、重新初始化第一节点(1)，其步骤如下：通过第一键盘(1-1)对CAN控制器的各个寄存器初始化，通过设置相关寄存器，保证第一节点(1)只接收第二节点(2)发送的报文；
十、按下第二节点(2)的第二启动发送按钮(2-5)，实施如下操作：第二节点(2)连续发送报文，以使总线处于“忙”的状态，第一节点(1)和第三节点(3)成功接收第二节点(2)的报文后，等待一个相同的随机时间，然后同时发送报文，由于第三节点(3)的报文优先级比第一节点(1)的高，因此第三节点(3)赢得仲裁；第一节点(1)在启动发送后同时启动定时器开始计时，判断报文是否发送完成，如果报文未发送完成则继续计时，发送完成则停止计时，并将计时值传送给第二处理器(2-2)内的时间寄存器，计时值记为t2，令Δt20＝t2-t0，则Δt20即为中间优先级报文发送时的等待时间；
十一、结束。
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