基于CAN总线的modbus通信设计 (2).docx

【基于CAN总线的Modbus通信设计】 CAN（Controller Area Network）总线是由德国BOSCH公司开发的一种用于汽车电子控制系统的技术，最初主要应用于汽车领域，但由于其在数据通信实时性、开发周期短以及标准化程度高的特点，逐渐在工业控制领域崭露头角，被视为一种有潜力替代RS485总线的现场总线。RS485虽然广泛使用，但在某些场景下，CAN总线的性能优势更为明显。 Modbus是一种广泛应用的串行通信协议，尤其在RS485总线上最为常见。它具有主从结构，即一个主设备可以与多个从设备通信。在CAN总线上运行Modbus协议，可以简化工业设备的开发过程，因为熟悉RS485的工程师无需学习新的协议，只需适应CAN总线的特性即可。 在CAN总线上实现Modbus通信的关键在于解决数据包的开始和结束标志问题。传统的Modbus RTU模式依赖于特定的时间间隔来识别数据包边界，但这在CAN总线的实时性环境下并不适用。ASCII模式虽然有明确的开始和结束标志，但效率较低。因此，设计时需要根据CAN总线的帧结构调整RTU模式，确保数据包的正确传输。 CAN总线的数据传输以帧为单位，每个帧包括标识符、数据段和CRC校验等部分。标识符决定了数据帧的优先级，而数据段则携带实际的数据。由于CAN帧内已经包含了数据校验，因此在CAN上实现Modbus通信时，无需额外进行CRC校验。 为了解决CAN总线上的地址问题，可以将帧的标识符分为发送方和接收方地址两部分，接收方地址位于标识符的高位。这样，每个设备可以通过设置过滤器仅接收与自身地址匹配的帧，减轻了设备负担，同时也引入了优先级的概念，地址越小，优先级越高。对于标准帧（11位标识符），地址范围为0~31，而扩展帧（29位标识符）则可提供0~16383的地址空间。 当需要发送超过8字节的数据时，可以使用多帧技术。前两个数据字节被特别分配：第一个字节的bit7标记数据帧类型（1为服务器响应，0为客户机请求），第二个字节的bit7指示是否为数据包的最后一帧，从而允许接收端根据这两个字节重组整个数据包。最大一次可传输的数据包大小为768字节（128帧*6字节/帧）。 将Modbus协议应用于CAN总线通信，既保留了Modbus的易用性和兼容性，又充分利用了CAN总线的高效和实时性。通过创新的地址分配和帧结构设计，实现了两种不同总线系统间的无缝集成，为工业自动化领域的通信提供了更优的解决方案。