從家庭住屋到大型住宅樓和辦公樓及至工廠，建筑物自動(dòng)化都是發(fā)展越來越多的一個(gè)極重要方面。受需要增強(qiáng)安全性和提高能源效率這兩項(xiàng)21世紀(jì)最重要優(yōu)先任務(wù)的推動(dòng)，建筑物和工業(yè)廠房中運(yùn)行的系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，互連程度也不斷提高。

　　特別是建筑物內(nèi)能源管理的需求產(chǎn)生了在日益精細(xì)的基礎(chǔ)上智能控制寬范圍系統(tǒng)的需要。精密調(diào)節(jié)控制的下一步是僅開啟任何某個(gè)時(shí)間正在使用的小隔間的照明。工業(yè)和過程控制環(huán)境的相似之處在于控制單臺(tái)機(jī)器、甚至是某臺(tái)給定機(jī)器的特定參數(shù)，使能源效率提升至最高。

　　這類應(yīng)用產(chǎn)生了采用高級系統(tǒng)智能來實(shí)現(xiàn)控制功能的需求。而且，一樣重要的是，它們需要強(qiáng)固、低成本的線纜數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來對數(shù)百米距離內(nèi)的眾多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互連。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員越來越多地將目光瞄向已在汽車工業(yè)中扎根、作為應(yīng)對這些要求的解決方案的網(wǎng)絡(luò)。舉例來說，本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)和控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)這兩種網(wǎng)絡(luò)所具有的強(qiáng)固性和記錄，令其對于不同傳感器和控制電路之間可靠、低成本通信至關(guān)重要的工業(yè)和建筑物內(nèi)應(yīng)用而言極具吸引力。

　　乍一看來，車載網(wǎng)絡(luò)和建筑物內(nèi)網(wǎng)絡(luò)之間似乎沒什么共同點(diǎn)。畢竟一個(gè)是移動(dòng)、電池供電、重量和空間敏感型環(huán)境，另一個(gè)是“范圍”應(yīng)用的根本所在。但事實(shí)是，當(dāng)今的建筑自動(dòng)化市場與上世紀(jì)80年代中期的汽車工業(yè)環(huán)境有著眾多相同之處，那時(shí)候CAN這樣的標(biāo)準(zhǔn)被構(gòu)想出來。

　　在那時(shí)，一個(gè)很重要的需求是減少每輛車內(nèi)的線纜數(shù)量。由于那時(shí)平均每部車內(nèi)的線纜超過5km，減少線纜數(shù)量是需要的，不僅是減少占用空間，還可降低重量，從而提升燃油經(jīng)濟(jì)性。與此同時(shí)，汽車制造商也被他們選擇的通信子系統(tǒng)的專有屬性所困擾。這意味著他們很少能夠控制他們所應(yīng)用的通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且經(jīng)常不能選擇適合他們需求的恰當(dāng)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。更糟糕的是，由于在集成多供應(yīng)商系統(tǒng)方面的困難，他們可能還不能選擇適合其應(yīng)用的最佳子系統(tǒng)供應(yīng)商。

　　這樣，類似CAN的開發(fā)目標(biāo)就是使用能夠在眾多汽車系統(tǒng)中共用的標(biāo)準(zhǔn)通信基礎(chǔ)設(shè)施，減少線纜數(shù)量，并因此使汽車制造商能夠從任何生產(chǎn)兼容標(biāo)準(zhǔn)的模塊的供應(yīng)商選擇元件。輔助的要求是低開發(fā)成本和單位成本——在競爭激烈的汽車市場這是常態(tài)，以及在極其惡劣和最不受控制的環(huán)境下發(fā)揮作用的能力。

　　一種簡單、標(biāo)準(zhǔn)的總線可用于大范圍的系統(tǒng)類型——從HVAC和照明到安防和安全以及能源管理。它還讓多供應(yīng)商應(yīng)用構(gòu)建，從而為節(jié)省成本、增強(qiáng)適配性和靈活性開拓機(jī)遇。

　　類似CAN這樣的標(biāo)準(zhǔn)還有其它一些并未在當(dāng)年立即呈現(xiàn)給其汽車業(yè)推動(dòng)者的優(yōu)勢。由于它已經(jīng)部署多年，這種標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在應(yīng)用中獲得證明。因此，它不僅具有設(shè)計(jì)強(qiáng)固性(見附文)，它還有只有經(jīng)過多年現(xiàn)場測試才能獲得的“開源”質(zhì)量屬性。這些特征在汽車制造和建筑等領(lǐng)域更具吸引力；這些領(lǐng)域?qū)τ谛录夹g(shù)比消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)或電信產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域呈現(xiàn)更加保守的態(tài)度。

　　此外，由于初始設(shè)計(jì)和工程工作已經(jīng)完成，無需花費(fèi)時(shí)間和資金來定義新的標(biāo)準(zhǔn)——這個(gè)優(yōu)勢對回溯至1986年時(shí)的汽車工業(yè)肯定會(huì)擁有吸引力。這些節(jié)省延伸至元件級，而在元件級規(guī)模經(jīng)濟(jì)已經(jīng)構(gòu)建到收發(fā)器、控制器、互連器件的設(shè)計(jì)和制造之中，也融入到眾多案例系統(tǒng)和軟件之中。

　　但是，所有類型的汽車級系統(tǒng)證實(shí)最具吸引力的常常是它們旨在用于惡劣環(huán)境的事實(shí)。類似CAN這樣的總線系統(tǒng)從最基礎(chǔ)開始設(shè)計(jì)使其實(shí)現(xiàn)電氣強(qiáng)固性，并采用協(xié)定令電磁兼容(EMC)問題減至最小。現(xiàn)有CAN產(chǎn)品設(shè)計(jì)用于承受溫度、沖擊和震動(dòng)以及水浸等方面的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。

　　這些特征意味著它們能夠用于大多數(shù)建筑物內(nèi)應(yīng)用，而設(shè)計(jì)人員不會(huì)被它們在何處進(jìn)行物理定位或它們接近其它設(shè)備所困擾。而它們的高可靠性意味著它們能夠安全無虞地部署在安全、安防和關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用之中。

　　這樣，問題就在于CAN等汽車網(wǎng)絡(luò)不適合建筑物內(nèi)和工業(yè)自動(dòng)化使用的唯一領(lǐng)域就是其傳輸距離。CAN規(guī)定的最大線纜長度為40米，而建筑物設(shè)計(jì)人員一般需要500米的距離。對于較大的大學(xué)校園應(yīng)用而言，可能還需要在幾千米距離內(nèi)對信號(hào)進(jìn)行路由。

　　這就導(dǎo)致三個(gè)問題。首先，在較大距離下可能不能實(shí)現(xiàn)最高的比特率。CiA(CAN in Automation)組織建議在最長500m線路距離下，傳輸速率限制在125kbps；對于距離大于2km，傳輸速率限制在? 20kbps，或者10 kbps可能更接近限制標(biāo)準(zhǔn)。

　　第二，可能會(huì)有信號(hào)衰減問題；信號(hào)的強(qiáng)度可能不夠支撐其傳輸至目的地。最后，象其它協(xié)定一樣，CAN依賴于時(shí)序。極長的線路會(huì)導(dǎo)致信號(hào)延遲，這可能會(huì)“誘騙”一個(gè)節(jié)點(diǎn)至工作狀態(tài)，盡管網(wǎng)絡(luò)卻并不處在使用狀態(tài)，而這時(shí)事實(shí)上另一個(gè)節(jié)點(diǎn)正在進(jìn)行信號(hào)傳輸，或?qū)е鲁瑫r(shí)暫停(time-out)功能不恰當(dāng)?shù)乇徽{(diào)用。

　　雖然這些看上去可能象是相當(dāng)基礎(chǔ)性的障礙，事實(shí)上，CAN的固有屬性意味著在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的存在期間極少有這類問題沒有被觸及。事實(shí)上，選擇合適的CAN收發(fā)器IC作為其工業(yè)和建筑物內(nèi)CAN系統(tǒng)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員就會(huì)發(fā)現(xiàn)他們面對的大多數(shù)問題已經(jīng)得到解決。

　　此外，使用具有能夠消除外部元件需要的集成特器件，在開發(fā)成本和時(shí)間方面能有可觀的節(jié)省。諸如安森美半導(dǎo)體AMIS-42xxx器件系列的專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)具有靜電放電(ESD)、過壓保護(hù)、低電磁輻射等特性，消除了使用共模扼流圈的需要，而寬廣的共模信號(hào)范圍提升了電磁耐受性能。

　　收發(fā)器通常分為兩個(gè)基本類型。中繼器型器件能夠用于需要信號(hào)衰減問題解決方案的環(huán)境。它們包括CAN接收器和發(fā)射器，以及必要的信號(hào)整形電路。

　　長線(long wire)型器件通常具備在完整數(shù)據(jù)率范圍下工作的能力。雖然這在理論上看上去足夠簡單去實(shí)現(xiàn)，但實(shí)踐中，它需要非常仔細(xì)的設(shè)計(jì)。特別是在極低傳輸速率時(shí)，相似極性的數(shù)據(jù)比特串可能對總線呈現(xiàn)“鎖定”狀態(tài)，觸發(fā)超時(shí)暫停錯(cuò)誤。這就在總線能夠以多慢速率工作方面有效地設(shè)定了一個(gè)限制，這反過來限制了傳輸距離在多大程度上能夠延伸。需要在超過500米距離(或就數(shù)據(jù)率而言低于60 kbaud)上發(fā)揮作用的收發(fā)器因此必須具有取消或適應(yīng)這種CAN超時(shí)暫停性的能力。
為了確保通信和即插即用操作的完整性，諸如安森美半導(dǎo)體AMIS-42671這樣的器件也集成了數(shù)據(jù)率自動(dòng)檢測功能。這是將收發(fā)器配置成在總線上監(jiān)聽來實(shí)現(xiàn)，但會(huì)將本地CAN控制器的錯(cuò)誤信息環(huán)回至控制器本身。這就迫使控制器通過其本身所具有的速度來循環(huán)，直至數(shù)據(jù)被成功接收而且沒有錯(cuò)誤產(chǎn)生。這樣一個(gè)系統(tǒng)為建筑物通用CAN連接提供極低負(fù)擔(dān)的技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)速度自動(dòng)適配為它們所配置的應(yīng)有速度。

　　諸如CAN等汽車網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在質(zhì)量對于建筑物自動(dòng)化和過程控制應(yīng)用而言也被證實(shí)越來越具吸引力。獲得證明的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)長距離操作所需設(shè)計(jì)修改所用的收發(fā)器元件的完備供應(yīng)為設(shè)計(jì)人員提供了可能。最終結(jié)果是更加智能化的建筑物和更佳的過程控制，直接產(chǎn)生改善的能源管理、優(yōu)化的過程和更佳的安全性。 ?