Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

Система, состоящая из некоторого количества компьютеров, объединенных локальной вычислительной сетью, имеет ряд преимуществ перед совокупностью отдельных компьютеров. Одной из основных причин, по которым целесообразно объединять независимые компьютеры в сеть, является способность совместно использовать ресурсы. Например, при создании сети компьютеров в офисе, нет необходимости оснащать каждый компьютер отдельным принтером. Принтер, связанный с информационной сетью, может использоваться всеми компьютерами этой сети. Точно так же программные ресурсы могут быть распределены между объединенными в сеть компьютерами. Тогда каждый компьютер сети может обращаться к необходимым программам, которые хранятся на жестком диске другого компьютера. В дополнение к совместному использованию программ, информационные сети позволяют быстро обмениваться данными. Наиболее ярко преимущества обмена информацией по сети демонстрирует гигантская сеть Internet. Каждый пользователь Internet имеет доступ к чрезвычайно обширному объему данных, хранящихся в миллионах компьютеров во всем мире. И в заключение, сегодняшние компьютерные сети облегчают связь между пользователями компьютеров, увеличивая производительность, эффективность работы и прибыль компании.

Существует множество различных типов компьютерных сетей. Глобальная сеть (WAN — Wide Area Network), такая, например, как Internet — это компьютерная сеть, которая охватывает большую область информационных ресурсов, включая компьютерные ресурсы многих государств, стран и целых континентов. Локальная сеть (LAN — Local Area Network) — это сеть, которая существует внутри учреждения, компании, или организации — например, сеть для вашей школы или вашей компании. Малая локальная сеть (SAN — Small Area Network) — это компьютерная сеть, созданная для небольшого офиса или для нескольких домашних компьютеров. При этом типе сети число компьютеров, связанных с сетью, обычно не превышает десяти.

9.2. Промышленные сети

В этой главе мы рассмотрим локальные промышленные сети, которые объединяют некоторое количество встраиваемых микропроцессорных систем. Поскольку встраиваемые системы в соответствие с их назначением принято также именовать именовать контроллерами (от слова control — управлять), то один из наиболее перспективных стандартов промышленных сетей назвали CAN (Controller Area Network). Сети CAN появились в середине 1980-ых в автомобильной промышленности, когда возникла необходимость связать несколько микроконтроллеров автомобиля с целью повышения эффективность управления. На рис. 9.1. приведен пример такой системы, в которой сеть CAN объединяет контроллер системы подачи топлива, контроллер, следящий за уровнями нескольких жидкостей в агрегатах автомобиля, контроллер антиблокировки тормозов, контроллер привода каждого из четырех колес, контроллер регулятора температуры, контроллер приборной панели и навигационный контроллер. Достаточно быстро концепция CAN вышла за пределы автомобильной промышленности. Сегодня мы можем обнаружить сети CAN в звуковых системах, домашних театрах, системах связи, военных системах и в ряде бытовых приборов.

Рис. 9.1. Простая локальная контроллерная сеть для автомобиля

Все сети должны иметь протоколы — правила, по которым устанавливается связь между компонентами сети. Эти правила включают общие данные о длине, синхронизации передаваемых или получаемых битов, методах проверки правильности полученного сообщения, и способах согласования большого числа узлов сети, одновременно осуществляющих обмен информацией.

9.3. Сети с протоколом CAN

В этом разделе мы подробно рассмотрим локальные контроллерные сети c протоколом CAN. В частности мы изучим принципы работы интерфейсного модуля msCAN12 в составе микроконтроллеров 68HC12/HCS12 и шаги, необходимые, чтобы конфигурировать и программировать модули msCAN12 для связи с другими такими же модулями CAN. В частности мы изучим принципы работы интерфейсного модуля msCAN12 в составе микроконтроллеров 68HC12/HCS12 и шаги, необходимые, чтобы конфигурировать и программировать модули msCAN12 для связи с другими такими же модулями при их совместной работе в сети. Но прежде чем начать обсуждение свойств периферийных модулей msCAN12, опишем протокол обмена, используемый в CAN сетях.

9.3.1. Протокол CAN

Протокол CAN был первоначально создан для автомобильных прикладных решений. Но вскоре концепции и преимущества CAN привлекли внимание разработчиков из других областей промышленности, и этот протокол стал одним из самых распространенных методов работы с сетями для небольших распределенных систем реального времени. Мы проведем здесь лишь краткое рассмотрение этого протокола; более подробную информацию читатели могут найти в дополнительной литературе, приведенной в конце этой главы.