总线型拓扑
总线型拓扑是一种基于多点连接的拓扑结构， 是将网络中的所有的设备通过相应的硬件接口直接连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道，每台PC只要连一条线缆即可。在总线型拓扑结构中，所有网上微机都通过相应的硬件接口直接连在总线上， 任何一个结点的信息都可以沿着总线向两个方向传输扩散，并且能被总线中任何一个结点所接收。由于其信息向四周传播，类似于广播电台，故总线型网络也被称为广播式网络。 总线有一定的负载能力，因此，总线长度有一定限制，一条总线也只能连接一定数量的结点。 最著名的总线拓扑结构是以太网（Ethernet）。
总线布局的特点：结构简单灵活，非常便于扩充；可靠性高，网络响应速度快；设备量少、价格低、安装使用方便；共享资源能力强，非常便于广播式工作，即一个结点发送所有结点都可接收。
在总线两端连接的器件称为端结器（末端阻抗匹配器、或终止器），主要与总线进行阻抗匹配，最大限度地吸收传送端部的能量，避免信号反射回总线产生不必要的干扰。
总线型网络结构是目前使用最广泛的结构，也是最传统的一种主流网络结构，适合于信息管理系统、办公自动化系统领域的应用。
比较图
环形网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，就是把每台PC连接起来，数据沿着环依次通过每台PC直接到达目的地，环路上任何结点均可以请求发送信息。请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。环形网中的数据可以是单向也可是双向传输。信息在每台设备上的延时时间是固定的。 由于环线公用，一个结点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口，信息流中目的地址与环上某结点地址相符时，信息被该结点的环路接口所接收，而后信息继续流向下一环路接口，一直流回到发送该信息的环路接口结点为止。 特别适合实时控制的局域网系统。 在环行结构中每台PC都与另两台PC相连每台PC的接口适配器必须接收数据再传往另一台。因为两台PC之间都有电缆，所以能获得好的性能。 最著名的环形拓扑结构网络是令牌环网（Token Ring）。
树形拓扑结构
树形拓扑从总线拓扑演变而来，形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。 它是总线型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，树形网是一种分层网，其结构可以对称，联系固定，具有一定容错能力，一般一个分支和结点的故障不影响另一分支结点的工作，任何一个结点送出的信息都可以传遍整个传输介质，也是广播式网络。一般树形网上的链路相对具有一定的专用性，无须对原网做任何改动就可以扩充工作站。 它是一种层次结构，结点按层次连结，信息交换主要在上下结点之间进行，相邻结点或 同层结点之间一般不进行数据交换。把整个电缆连接成树型，树枝分层每个分至点都有一台计算机，数据依次往下传优点是布局灵活但是故障检测较为复杂，PC环不会影响全局。
星形拓扑结构
星形拓扑结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构，各结点与中央结点通过点与点方式连接，中央结点执行集中式通信控制策略，因此中央结点相当复杂，负担也重。 这种结构适用于局域网，特别是近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。在中心放一台中心计算机，每个臂的端点放置一台PC，所有的数据包及报文通过中心计算机来通信，除了中心机外每台PC仅有一条连接，这种结构需要大量的电缆，星形拓扑可以看成一层的树形结构，不需要多层PC的访问权争用。星形拓扑结构在网络布线中较为常见。
以星形拓扑结构组网，其中任何两个站点要进行通信都要经过中央结点控制。中央节点的主要功能有：为需要通信的设备建立物理连接；为两台设备通信过程中维持这一通路；在完成通信或不成功时，拆除通道。
在文件服务器/工作站（File Servers/Workstation）局域网模式中，中心点为文件服务器，存放共享资源。由于这种拓扑结构，中心点与多台工作站相连，为便于集中连线，目前多采用集线器（HUB）。
网状拓扑
网状拓扑又称作无规则结构，结点之间的联结是任意的，没有规律。就是将多个子网或多个局域网连接起来构成网际拓扑结构。在一个子网中，集线器、中继器将多个设备连接起来，而桥接器、路由器及网关则将子网连接起来。根据组网硬件不同，主要有三种网际拓扑。
（1）网状网：在一个大的区域内，用无线电通信连路连接一个大型网络时，网状网是最好的拓扑结构。通过路由器与路由器相连，可让网络选择一条最快的路径传送数据。
（1）总线型拓扑结构是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。 优 （1）总线型拓扑结构是将网络中的所有设备通过相应
在现代工业自动化生产中，涉及到各种各样的检验、生产监控及零件测量、识别应用等环节，然而通常人眼很难连续、稳定地完成这些带有高度重复性和智能性的工作，一般物理量传感器也较难实现这些功能。而利用光电成像系统采集被检测目标的图像，并经计算机或专用的图像处理模块进行数字化处理。与一般图像处理系统相比，自动光学检测更强调精度、速度，以及工业现场环境下的可靠性。因此，这里提出一种基于CAN总线的自动光学检测通信系统设计方案，该系统设计能够满足PCB自动光学检测控制系统的指标要求。
1 自动光学检测通信系统分析
自动光学检测系统具有快速准确、可重复性强以及自动化程度高等特点。自动光学检测技术的出现极大地减轻了人工检测的压力，解决了传统人工检测中的许多问题，提高了产品的检测质量和速度，为工业领域自动检测提供了革命性的解决方案。
分布式的现场总线能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，成为了该自动光学检测系统的最佳选择。分布式的现场总线控制系统比集散型控制系统更好地体现了 “信息集中、控制分散”的特点。且分布式控制系统在适用范围、可扩展性、控制速度、系统模块化、可维护性、抗单点故障等方面具有明显优势。
控制器局域网(CAN)总线是一种在工业控制中应用的总线，带宽利用率高，纠错能力强，并且废除了传统的站地址编码，采用对通信数据块进行编码，可以多主方式工作;运用非破坏性仲裁技术，有效避免了总线冲突;短帧结构，数据传输时间短，受干扰的概率低，重新发送的时间短;每帧数据都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据传输的高可靠性，适用于高干扰环境下;节点在错误严重的情况下，具有自动
关闭总线功能，使总线上其他操作不受影响;可以点对点，一对多及广播集中方式传送和接收数据。因此，CAN总线满足该控制系统的数据总线要求。
本设计采用英飞凌开发的16位微控制器系列中的XCl64CS为控制器，并成功地将其应用到PCB板面缺陷自动光学检测仪的控制系统。
2 通信系统总体设计方案
2.1 系统组成原理
自动光学检测系统由上板部分、扫描正面、扫描反面、分拣1、分拣2以及主机共6部分组成，整个系统使用的电机有5类共19个、气缸11个以及各类传感装置若干。整个系统架构如图1所示。

由于整个控制系统对实时性、稳定性以及协调性要求很高，整个控制模式分为制作标准板模式、单步运行模式以及检测模式，对于模式间转换的灵活性要求也很高。而分布式控制系统因其具有高可靠性、开放性、灵活性、协调性、控制功能齐全和易于维护等特点，完全满足本控制系统的要求。
分布式控制系统使用较多的网络拓扑结构有星型、环型和总线型3种。其中星型结构(中央控制型)中所有通信都经中央控制节点，若中央控制节点有故障，则整个系统就会瘫痪;环型结构中相邻控制节点顺序连接，形成环路，信息一般仅以一个方向在环上从源节点传送到目的节点，发生故障时可支持双向传输，但环路一般封闭，不利于节点的扩充;而总线型结构的所有节点都共享一个公共的物理通道(即总线)，因此网络上的任意一个节点均可在任意时刻主动向网络上的其他节点发送信息，且具有延迟小、速度快、易扩展、单个节点故障影响小的优点。因此，该控制系统采用总线型拓扑结构，如图2所示。

2.2 CAN总线硬件电路设计
为了保证控制系统的技术指标，完成实时数据处理和电路保护功能，并考虑到系统的扩展性，采用16位微控制器系列中的XCl64CS。该芯片尺寸小、运算速度高，并集成有TwinCAN模块，该模块用于控制帧的自动发送和接收。该模块有2个全功能的CAN节点共享模块的资源，提供32个报文对象，它们可独立分配给2个CAN节点中的任意一个，还可以组合构成FIFO结构。每个报文对象分别对应有利于滤波的验收屏蔽寄存器。
全CAN功能和FIFO结构的灵活组合可满足复杂嵌入式控制应用的实时要求。CAN总线监控功能的增强以及报文对象个数的增加使得CAN的总线通信处理更加精确和方便。网关功能允许在2个独立的CAN总线系统之间进行自动数据交换，减轻了CPU负载，提高了整个系统的实时性。2
个CAN节点的位定时都从主时钟得到，可通过编程使数据速率达到1 Mb/s，
CAN总线收发器采用英飞凌公司的TLE6250G，支持传送速率高达1 Mb/s，具有抗瞬变、抗射频和抗电磁干扰的特性，并具有宽泛的工作范围(-40～150℃)，以及短路保护和过温保护功能。具体的CAN总线节点原理图设计如图3所示。

另外，总线连接时两端各加一只120 Ω的电阻，它们对于匹配总线阻抗起着相当重要的作用，可减少信号反射干扰。
2.3 CAN总线节点软件设计
CAN总线节点软件设计与整个系统的实时性和可靠性密切联系。本系统中各部分间的数据交换比较频繁，CAN总线上传输的数据帧包括有：1)主机发送的控制指令帧，主机控制着整个系统的工作模式，通过PCB板为好板或坏板的信号来控制分拣1和分拣2的运作;2)各控制部分传给主机的状态信息，将正在上板中、正在出板中或者系统故障等消息传给主机，方便操作人员实时了角整个系统信息;3)各控制部分之间的信息交换，如上板部分检测到一批PCB板检测完成，通知分拣部分出板的信号，任何部分检测到故障通知报警信号等。
根据系统的实际情况未编写相应的软件程序。这里使用的XCl64CS单片机的CAN控制器遵循CAN V2.0B规范。报文缓存单元最多保存32个报文对象，每个对象的最大数据长度为8字节。每个报文对象有一个标识符和自己的控制和状态位集。通过控制相应寄存器来存放通信时发出或者接收到的数据以及报文寄存器组的设置。对报文寄存器进行初始化之后，报文缓存单元无需CPU监控就能够处理数据的接收和发送，简化了软件代码的编写。而CPU通过访问CAN控制器状态寄存器或者由CAN控制器以中断的方式通知CPU，即可得到当前通信状态，从而节省了CPU的占用时间。
2.3.1 CAN控制器的初始化
要实现CAN通信，首先要对CAN控制器进行正确初始化设置。初始化主要完成下面的工作：节点控制寄存器ACP/BCR的设定;CCE和 INIT置位;错误计数器最大值的设定;节点输出管脚的设定;节点传输速率的设定;给节点配置发送、接收消息体。对于XCl64CS，CAN控制器的初始化可以使用DAVE进行配置，来自动生成代码，也可以用户自行编写。初始化流程如图4所示。

以下为相应的程序代码：

2.3.2 CAN控制器的发送和接收程序
CAN模块初始化成功后，就可以用其来传送报文。节点向总线上发送报文的过程是：将待发送的数据打包成符合CAN协议的帧格式，写入发送缓冲区，并自动发送。数据帧一帧最多只能传输8个字节，大于8个字节的按照每8个字节为一帧传送，剩下不足8个字节的补成8个字节。可以在程序中直接调用 CAN_vTransmit函数即可实现发送数据，该函数定义如下：
接收数据有查询方式或中断方式。
