基于CAN网控器的校园消费信息管理系统网络设计
采用上述网络结构和参数配置方法设计的网络充分发挥了CAN 总线的特点，能完全满足校园消费信息管理系统对网络带宽和实时性的要求。如图1 所示，由于一级网控器离服务器的距离都很近，与服务器相连的干线通信速率可达320Kbps 甚至更高，这样CAN 总线通信速度快的优势就充分得到了发挥。
在网络的设计过程中对其实时响应能力进行了反复的模拟测试，测试时的环境如下：服务器采用PIV 2GHz HP 计算机，编程语言为Delphi，干线速度为320Kbps，通过三台网控器分别连接三台窗口机，速度分别80Kbps、80Kbps 和40Kbps。三台窗口机均工作于全速模拟消费状态，当服务器的响应数据库采用Delphi 本地数据库时，响应次数可高达120次/s 以上，而当数据库为SQL Server 2000 时，响应次数则降为60 次/s 左右。同样的网络环境，系统的实时响应能力却相差很大，而这主要是与服务器的响应速度有关。通过下面的分析能够更加清楚的明白这一点。
每次正常的消费过程共包括4 帧数据，总的通信量约500bit。按响应次数为60 次/s计，则所需带宽为30Kbps，远小于320Kbps。所以影响响应次数的主要因素不是网络带宽，而是服务器的响应能力。在现有320Kbps 的带宽下，完全可以满足200 次消费/s 的网络通信要求。为了提高响应次数，应该提高服务器的运算速度和优化软件设计。
上面所讲的响应次数只是在平均意义上的系统响应能力，但具体到每一台窗口机最能反映其实时响应性能的是响应延时(TR),即从窗口机向服务器提出响应请求到收到服务器的响应数据所经过的时间。这段时间由两部分构成：网络延时(Tn)和服务器的处理延时(Tp)。
TR= Tn + Tp (1)
要讨论严格意义上Tp 的大小是很困难的，而其平均值大体可由服务器的每秒响应次数来衡量。Tp 值对于每台窗口机而言都是相同的，因而不同窗口机实时响应性能的差异主要是由于Tn 的不同造成的。K.Tindell 在其文章中对CAN 总线系统在最坏情况下的延时特性进行了分析，本文中所讨论的CAN 总线系统模型要简单一些。如图1 所示，设新食堂中的窗口机数目最多，共有40 台，因而可能的网络延时也是最大。
窗口机m 从请求发送到服务器收到数据所需的时间(Rm)可由(2)式表示。
Rm= Tm + Cm (2)
式中Tm 是指发送一帧数据所需的时间，Cm 是窗口机m 竞争获得总线所需的时间。Cm 的大小主要取决于窗口机标识符(ID)的大小，ID 越小，优先级越高，则Rm 越小，反之则越大。最坏情况下的最长延时为优先级最低(ID 最大)的窗口机(设为40 号窗口机)的延时。由于消费过程数据传输的特殊性，优先级最低的窗口机一般只须等到比其优先级高的所有窗口机发送一帧数据即可，所以可设该窗口机在最坏情况下C40 的大小为：
(3)
设每帧数据的大小为150bit，在通信速率为80Kbps 的情况下，40 号窗口机在最坏情况下的Rm 约为75ms。若考虑网控器的转发延时和在干线上的竞争延时，Rm 最大不会超过150ms。而网络延时Tn 最大为Rm 的两倍，即：
Tn=2Rm≤300ms (4)
若Tp 以20ms 计算，则响应延时TR 最大为320ms。这段时间对于窗口机的实际使用没有太大的影响，而且这是在最坏情况下的延时，本身出现的概率就很小，因而完全不影响实际使用。
4 结论
文章通过分析常用校园消费信息管理系统网络的不足，引入了一种基于CAN 网控器的校园消费信息管理系统网络设计方案。文章详细分析了由CAN 网控器构成的校园消费信息管理系统底层网络的网络结构和配置方法，对网络带宽和最坏情况下的延时等问题进行了讨论。通过这些分析和讨论，可以看出所设计的网络具有以下特点：
●抗干扰能力强，通信距离远，可达 3～5km
● 具有自动配置与状态反馈功能,使用和维护方便
●具有实时响应能力，最大响应延时不超过 320ms
●可连接的网络终端数目多，扩容方便，成本低廉
该网络只是校园消费信息管理系统的一个具有较高性价比的底层网络，而现在许多学校都有多个校区，这就要求网络具有远程访问能力，这种情况可以借助互联网或在校区之间架专线的办法得以实现。
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