工業控制器區域網絡（CAN）應用是汽車系統及工業應用場合連接各種電子控制模塊的串行異步多總線通信協議。

CAN主要用于數據完整性要求高，數據速率高達1 Mbit/s的應用場合。

飛思卡爾半導體擁有成套系列產品，可供工業電子設計人員結合自己的應用場合使用CAN。

設計挑戰

集成高層工業CAN網絡協議
對于工業系統、工廠自動化和設備控制來說，設計人員僅僅確定采用CAN是不夠的。大量系統、工具和設備往往還要在CAN網絡上層使用高層通信協議（如CANopen或DeviceNET）。這些通信協議規定了輸入/輸出、傳感器監控和電機控制器等不同網絡模塊的動作，定義了一個節點至另一節點傳送的信息內容，傳送時間及傳送頻率。這些工業通信協議十分復雜，往往難以設計軟件驅動程序代碼。許多客戶發現，采購驅動軟件，將其集成到應用中較為方便，這樣可以專注于應用軟件的設計。


應用中編程，網絡下載
當工廠建成或設備安裝后，對網絡中的某個模塊進行物理訪問十分困難且成本很高，或者根本無法訪問。因此，急需能夠通過網絡本身對設備重復編程。這樣，可以只訪問網絡的某些點，而不是對每個模塊進行物理訪問。應用內部編程可以升級模塊軟件，修復故障，添加新功能或更新校準數據。這種編程方式為延長模塊使用壽命提供了有效方法，但需要采用微處理器，以便于遠程重復編程。


診斷，負荷控制與負荷處理
工廠自動化或工業控制環境下，一般存在大量不同類型的傳感器和起動器。智能化地準確控制這些器件是控制系統的關鍵。每個系統組件所需控制越多，設計人員對整體系統的設計量也越大。以電機為例，為保證生產線高速運行，需對電機十分準確快速地加以控制。如果電機運轉能夠達到最高效率，可顯著節省企業設備運行成本。電機控制水平取決于傳感器準確詳細的反饋信息，用以確定電機運行速度，抑或原料在生產線上傳送的位置。

不同CAN網絡具有物理層要求
與各種主要網絡協議一樣，CAN也需要用于通信的物理層設備。這種物理層原于ISO/OSI七層模型。物理層用于控制總線電壓及電流、處理電流與電壓瞬變、信號總線（線路）故障并在可行的情況下加以糾正。

Bosch CAN技術規范未給出CAN網絡物理層的技術規范。這種情況對于設計人員喜憂參半。近十年來，出現兩大物理層設計，并成為大部分CAN應用所采用的物理層。這兩種物理層采用線對的差分電壓進行通訊，通常稱為高速物理層和低速物理層。

當兩條線路中有一條發生短路或開路故障時，低速體系結構可變為單線操作（即不接地）。盡管兩種體系結構都采用差分電壓，但兩結構的端接方法不同，因此在生產系統中不兼容。

由于CAN規范未規定物理層要求，因此由其他標準組織來幫助設計人員設計可兼容的CAN設備。國際標準化組織（ISO）制定了保證組件物理層互操作性的相應標準并提出設計規范建議。ISO標準一般適用于以下工業應用。

解決方案

集成高層工業CAN網絡協議
飛思卡爾為基于C語言軟件設計嵌入式應用提供了成套開發工具。這種系統可供應用設計人員設計嵌入式應用，并且便于集成現有支持工業CAN網絡（如DeviceNet或CANopen）基于C語言的軟件驅動程序。

應用中編程（IAP）
利用大量基于閃存、具有CAN網絡功能的MCU產品，飛思卡爾推出先進的器件解決方案，用于構建可在網絡環境下進行升級的節點。除采用閃存外，應用中編程的其他特性使得其非常簡便。飛思卡爾Flash MCU工作溫度為-40°C至125°C，可快速方便地重復編程，不需要增加電源。一個電源可支持MCU，為閃存陣列提供編程電壓。這種功能不需要附加電路，也不必管理獨立的編程電源。


診斷，負荷控制與負荷處理
飛思卡爾SMARTMOS (SMOS) 產品對連接電機、照明燈、傳感器及其他類型工業裝置，具有出色的控制能力和診斷功能。驅動的保護功能一般比較難做、成本高，在離散部件中很難實現。飛思卡爾的產品（如電機控制的H橋驅動）將保護功能集成在驅動中。SMOS H橋路驅動器可全面避免過電壓、過電流、溫度過高等故障，低電壓自動關閉輸出可防止設備損壞。此外，電流再復制等電流監控功能可監控橋路下橋臂的電流，確定電機的電流大小。芯片溫度及電源也可進行測量和監控，具有過去無法達到的診斷能力。SMOS還具有負荷控制功能，可通過設定電流極限，以可控脈寬調制驅動輸出控制負載電流。霍爾效應傳感器是SMOS為大量電機控制場合提供的另一個重要部件，可用于測量電機轉速。


其他監控高壓開關的SMOS產品使5V輸入/輸出的MCU可連接高壓開關。器件的脈沖清洗電流可清潔開關觸點，一個MCU可同時連接12個開關，而MCU與器件通信的引腳僅用4個。


飛思卡爾SMOS CAN物理層產品滿足工業客戶需求
為滿足CAN多種物理層要求，飛思卡爾推出大量CAN物理層器件，產品性能符合或優于ISO標準。


但是，僅有物理層器件不一定足以滿足技術要求。例如，系統模塊可能需要由穩壓電源供電。有時，本機開關或傳感器需要喚醒睡眠模式下的模塊迅速進入工作狀態。這時，開關或傳感器工作電平會高于數字邏輯電路電平。飛思卡爾基礎芯片（SBC）可滿足工業設計平臺這類情況下的要求。SBC將CAN連接所需的CAN物理層與電壓調節、獨立的看門狗時鐘及本機喚醒電路加以整合，從而可在增加少量組件的情況下提供極大的靈活性。由于這些電路可采用相同的半導體工藝進行設計，因此完全可以將這些功能集成在一個封裝中，減少最終設計的組件數量。從而降低組裝成本，提高可靠性和設計的靈活性。

結構圖

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