基于iCAN 协议的CAN-bus 分布式控制系统

1.1iCAN系统的诞生

工业控制系统的网络化趋势，使得工业控制系统逐渐采用更加彻底的分散式结构，而在这个发展过程中，现场总线的应用起到了主导的作用。

作为市场上占有率很高的现场总线之一，CAN-bus总线凭借其开放性、高可靠性、良好的实时性、较低的成本，在工业控制、远程数据传输等各领域中都获得了广泛地应用。

通过建立一个CAN-bus总线的硬件平台，再综合一些优秀产品必需具备的要素：便于实现的行业方案、较低的系统成本、优秀的产品性能等，即诞生了一种完整功能的现场总线数据采集网络；这就是基于CAN-bus总线的iCAN系统。

1.2iCAN系统简介

iCAN系统，即基于iCAN协议的CAN-bus分布式数据采集网络；iCAN系统主要由三个要素构成：PC-CAN接口卡、iCAN协议、iCAN功能模块。

iCAN协议，是一种基于CAN-bus连接的应用层协议，具有实现方便、应用可靠的优点。

iCAN功能模块，集成CAN-bus通讯接口与iCAN应用层协议，提供DI、DO、AI、AO、RTD、TC、计数器、频率计等数据采集功能，为主控PC与现场设备之间提供完整的信号采集与通讯功能。

支持iCAN协议的PC-CAN接口卡，支持组态软件、动态库等多种编程方式，令通用PC平台具备网络管理、设备控制、数据记录等功能，实现强大的人机交互功能。

1.3iCAN系统结构

iCAN系统主要用于实现CAN-bus应用中的通讯控制和数据采集方案。因此，iCAN系统具有构建灵活、结构简单、成本较低的优势；并且，由于采用CAN-bus总线，系统具有良好的可靠性和稳定性。同时，iCAN系统具有易于组态，安装、运行、维护简便的特点。

图0.1为iCAN系统的网络结构图。一个实际运行的iCAN系统主要由PC-CAN接口卡、iCAN功能模块组成。iCAN系统支持多种用户开发方式，并且支持常用的组态软件环境。

根据应用环境的需求，iCAN系统可以增加CAN-bus网关/网桥设备，以适应实际系统的网络规模和通讯距离，以及终端设备在安装、布线等方面的要求。通过CAN-bus网关/网桥设备，iCAN系统也可以方便地互连其它类型的现场设备网络，比如串行通讯网络RS-232或RS-485、以太网EtherNet等，或者连接DeviceNet/CANopen网络。

作为一个能够满足实际控制需求的CAN-bus网络，iCAN系统可以由用户在现场按需配置，构成大型、中型或小型的分布式控制网络。同时，iCAN系统能够将多个不同功能、符合规范的CAN-bus产品有机联网，形成一个实现指定功能的现场总线网络，从而提供一整套完整的现场通讯和数据采集方案。

1.4iCAN协议规范
iCAN协议是一种基于连接的CAN-bus应用层协议，是整个iCAN系统的基础与核心；制定iCAN协议的思路源自于为中国中小型CAN-bus应用网络提供一种简单、可靠、稳定的应用层协议。

在充分汲取了DeviceNet协议和CANopen协议之精萃的基础上，优先保障通讯数据的可靠性与实时性，以相对简单的方式进行数据通讯，从而有效降低硬件实现成本，这就是iCAN协议的巨大优势。

iCAN协议也是一个相当严谨的CAN-bus应用层协议。iCAN协议的规范化主要体现在一些关键因素上：