有“贝”而“莱” 强势围观 | CAN总线通讯的瑞士军刀 006

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本年度专为工业自动化爱好者而生的“2021贝加莱橙色灯塔杯技术最强音挑战赛”已经接近尾声，感谢合作伙伴和技术粉丝们的厚爱，感谢大家的踊跃参与！

The Voice of B&R Tech技术最强音竞赛

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原创投稿

006

CAN总线通讯的瑞士军刀

陈 巍

前言

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准（ISO 11898）。CAN总线目前在车辆、物流AGV和工程机械领域得到了广泛应用。以CAN总线为基础，诞生了目前得到广泛应用的CANopen和J1939等应用层协议。

一、硬件支持

贝加莱PLC对CAN总线的硬件支持是非常广泛的。几乎所有的贝加莱控制器都可以扩展CAN总线，一部分将CAN总线作为了标配集成在PLC本体。

以我们经常使用的X20CP1382为例，本体自带一路CAN总线，另外还可以通过PLC的插槽插入X20IF1072或X20IF2772通讯卡扩展一路或两路独立的CAN总线。甚至可以通过右侧的IO总线插入X20CS1070或X20CS2772模块来扩展更多的CAN总线接口。

除了PLC外，贝加莱的集成控制功能的触摸屏系列也都支持CAN总线的扩展。例如C30系列触摸屏就有本体自带2路CAN总线的型号。

二、软件支持

1、CANopen集成主站

贝加莱Automation Studio平台集成了免费的CANopen主站功能，特别要指出的是，贝加莱的集成CANopen主站是软件功能，所以可以在普通的CAN总线接口实现。例如刚才提到过的X20IF1070/X20IF2772或PLC本体自带的CAN总线端口。通过在PLC中实现CANopen的软件协议栈，标准的CAN总线接口摇身一变就可以支持CANopen主站通讯功能。集成主站功能的配置和变量映射都在Automation Studio中完成，只需要导入EDS文件，不需要编写代码。

2，通讯库支持

贝加莱Automation Studio平台提供了两个用于CAN总线的通讯库支持，分别是CAN_lib和ArCAN库。较新的ArCAN库不但大大简化了调用接口，而且提供了更多的通讯方式的支持。例如支持了接收总线所有报文的监听模式。

ArCan库的调用非常简单，只需要一个ArCanSend和一个ArCanReceive功能块就可以实现数据收发的全部功能。

ArCanSend功能块只需要指定硬件接口，复制发送数据，然后给SendFrame管脚一个脉冲就可以实现报文发送。发送的状态可以从功能块右侧管脚获取。

ArCanReceive功能块支持接收指定ID的报文，或者通过指定掩码接收部分报文，也可以设定接收所有报文。Format管脚可以指定接收CAN2.0A报文或CAN2.0B报文。而且功能块还集成了自定义长度的FIFO报文队列，避免丢失任何报文。

三、应用举例

1，CAN总线数据记录仪

CAN总线数据记录仪相当于是一个总线通讯的黑匣子，连接在CAN总线上的数据记录仪不发送任何数据，而是默默记录下所有的总线通讯报文，然后记录到本地存储器。在需要查找错误的时候作为最原始的数据凭证起到关键的作用，在电力、车辆等行业都有广泛应用。

贝加莱支持CAN总线的PLC都可以集成CAN总线数据记录功能。只需要把ArCanReceive功能块的IDMask管脚设置成为arCAN_RECEIVE_ALL就可以实现监听所有报文。

报文记录功能也是贝加莱PLC的强项，通过FileIO库可以方便的生成并写入记录文件。数据可以记录成为txt格式的文本文件或方便数据导出和检索的csv文件。

数据记录可以存放在PLC的内部存储器或者PLC上插入的U盘，也可以通过网络存储在FTP服务器，Samba文件服务器。

2、J1939报文收发

SAE J1939是美国汽车工程协会（SAE）的推荐标准，用于为中重型道路车辆上电子部件间的通讯提供标准的体系结构。J1939基于CAN 2.0B报文进行通讯。

贝加莱的ArCanSend和ArCanReceive功能块都支持CAN2.0B报文收发，甚至支持在同一个CAN总线硬件接口同时收发CAN2.0A和CAN2.0B报文。

另外，由于J1939协议中，部分信息是通过29位的CAN ID来进行传输，所以ArCanReceive的IDMask在这里就可以用来过滤信息位，保留预设位。当然也可以直接用监听模式接收所有CAN 2.0B报文然后再判断处理。

典型的应用场合例如在AGV控制中，接收电池组的J1939信息报文。

3，通过编程实现CANopen Master

实际应用中，偶尔也会碰到部分设备无法提供EDS文件，或者对于CANopen协议兼容性差。这种情况下，贝加莱工程师通过编程方式，调用arCAN或CAN_lib库实现了CANopen Master的主站功能，可以更灵活的解决现场遇到的CANopen通讯问题。

4，通过编程实现CANopen Slave

一般情况下，CANopen Slave可以通过在PLC中插入专用的CANopen从站模块来实现，有时候由于PLC扩展不方便，或者要实现一些特殊的从站功能（比如直接替换第三方的从站），需要通过编程实现CANopen Slave功能。

通过编程实现的CANopen Slave可以实现对指定报文发送特定应答。以及自定义的对象字典等功能。

四、总结

贝加莱Automation Studio平台的CAN总线应用的主要优势是：扩展方便，底层支持强大，案例丰富。而且贝加莱还有专用于移动应用的X90系列控制器，适合用于移动车载控制。

END