CAN總線的物理層是將ECU連接至總線的驅(qū)動電路。ECU的總數(shù)將受限于總線上的電氣負荷。物理層定義了物理數(shù)據(jù)在總線上各節(jié)點間的傳輸過程,主要是連接介質(zhì)、線路電氣特性、數(shù)據(jù)的編碼/解碼、位定時和同步的實施標準。

總線競爭的原則

BOSCH CAN基本上沒有對物理層進行定義,但基于CAN的ISO標準對物理層進行了定義。設(shè)計一個CAN系統(tǒng)時,物理層具有很大的選擇余地,但必須保證CAN協(xié)議中媒體訪問層非破壞性位仲裁的要求,即出現(xiàn)總線競爭時,具有較高優(yōu)先權(quán)的報文獲取總線競爭的原則,所以要求物理層必須支持CAN總線中隱性位和顯性位的狀態(tài)特征。在沒有發(fā)送顯性位時,總線處于隱性狀態(tài),空閑時,總線處于隱性狀態(tài);當有一個或多個節(jié)點發(fā)送顯性位,顯性位覆蓋隱性位,使總線處于顯性狀態(tài)。

在此基礎(chǔ)上,物理層主要取決于傳輸速度的要求。從物理結(jié)構(gòu)上看,CAN節(jié)點的構(gòu)成如圖7-8所示。在CAN中,物理層從結(jié)構(gòu)上可分為三層:分別是物理信號層(Physical Layer Signaling,PLS)、物理介質(zhì)附件(Physical MediaAttachment,PMA)層和介質(zhì)從屬接口(Media Dependent:Inter-face,MDI)層。其中PLS連同數(shù)據(jù)鏈路層功能由CAN控制器完成,PMA層功能由CAN收發(fā)器完成,MDI層定義了電纜和連接器的特性。目前也有支持CAN的微處理器內(nèi)部集成了CAN控制器和收發(fā)器電路,如MC68HC908GZl6。PMA和MDI兩層有很多不同的國際或國家或行業(yè)標準,也可自行定義,比較流行的是ISOll898定義的高速CAN發(fā)送/接收器標準。

節(jié)點數(shù)量

CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點不分主從,任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息,通信方式靈活,利用這一特點可方便地構(gòu)成多機備份系統(tǒng),CAN只需通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù),無需專門的"調(diào)度"。 CAN的直接通信距離最遠可達10km(速率5kbps以下);通信速率最高可達1Mbps(此時通信距離最長為40m)。 CAN上的節(jié)點數(shù)主要決定于總線驅(qū)動電路,目前可達110個;報文標識符可達2032種(CAN2.0A),而擴展標準(CAN2.0B)的報文標識符幾乎不受限制。

CAN的數(shù)據(jù)鏈路層

CAN的數(shù)據(jù)鏈路層是其核心內(nèi)容,其中邏輯鏈路控制(Logical Link control,LLC)完成過濾、過載通知和管理恢復等功能,媒體訪問控制(Medium Access control,MAC)子層完成數(shù)據(jù)打包/解包、幀編碼、媒體訪問管理、錯誤檢測、錯誤信令、應答、串并轉(zhuǎn)換等功能。這些功能都是圍繞信息幀傳送過程展開的。

CAN總線協(xié)議造價信息

市場價 信息價 詢價
材料名稱 規(guī)格/型號 市場價
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工程建議價
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行情 品牌 單位 稅率 供應商 報價日期
協(xié)議許可 SoftCo SIP網(wǎng)絡(luò)接口軟件許可 查看價格 查看價格

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材料名稱 規(guī)格/型號 除稅
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行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時間
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湛江市2018年2季度信息價
材料名稱 規(guī)格/需求量 報價數(shù) 最新報價
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CAN總線發(fā)展

控制器局域網(wǎng)CAN( Controller Area Network)屬于現(xiàn)場總線的范疇,是一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)。是由德國博世公司在20世紀80年代專門為汽車行業(yè)開發(fā)的一種串行通信總線。由于其高性能、高可靠性以及獨特的設(shè)計而越來越受到人們的重視,被廣泛應用于諸多領(lǐng)域。而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10km時,CAN仍可提供高達50kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。由于CAN總線具有很高的實時性能和應用范圍,從位速率最高可達1Mbps的高速網(wǎng)絡(luò)到低成本多線路的50Kbps網(wǎng)絡(luò)都可以任意搭配。因此,CAN己經(jīng)在汽車業(yè)、航空業(yè)、工業(yè)控制、安全防護等領(lǐng)域中得到了廣泛應用。

隨著CAN總線在各個行業(yè)和領(lǐng)域的廣泛應用,對其的通信格式標準化也提出了更嚴格的要求。1991年CAN總線技術(shù)規(guī)范(Version2.0)制定并發(fā)布。該技術(shù)規(guī)范共包括A和B兩個部分。其中2.0A給出了CAN報文標準格式,而2.0B給出了標準的和擴展的兩種格式。美國的汽車工程學會SAE在2000年提出了J1939協(xié)議,此后該協(xié)議成為了貨車和客車中控制器局域網(wǎng)的通用標準。CAN總線技術(shù)也在不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的CAN是基于事件觸發(fā)的,信息傳輸時間的不確定性和優(yōu)先級反轉(zhuǎn)是它固有的缺陷。當總線上傳輸消息密度較小時,這些缺陷對系統(tǒng)的實時性影響較小;但隨著在總線上傳輸消息密度的增加,系統(tǒng)實時性能會急劇下降。為了滿足汽車控制對實時性和傳輸消息密度不斷增長的需要,改善CAN總線的實時性能非常必要。于是,傳統(tǒng)CAN與時間觸發(fā)機制相結(jié)合產(chǎn)生了TTCAN(Time-Triggered CAN),ISO11898-4己包含了TTCAN。 TTCAN總線和傳統(tǒng)CAN總線系統(tǒng)的區(qū)別是:總線上不同的消息定義了不同的時間槽(Timer Slot)。

相關(guān)組織

依據(jù)國際標準化組織/開放系統(tǒng)互連(International Standardi-zation Organization/Open SystemInterconnection,ISO/OSI)參考模型,CAN的ISO/OSI參考模型的層結(jié)構(gòu)。

概念和特征

CAN總線的工作原理

CAN總線使用串行數(shù)據(jù)傳輸方式,可以1Mb/s的速率在40m的雙絞線上運行,也可以使用光纜連接,而且在這種總線上總線協(xié)議支持多主控制器。CAN與I2C總線的許多細節(jié)很類似,但也有一些明顯的區(qū)別。當CAN總線上的一個節(jié)點(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時,它以報文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點。對每個節(jié)點來說,無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的,都對其進行接收。每組報文開頭的11位字符為標識符,定義了報文的優(yōu)先級,這種報文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標識符是唯一的,不可能有兩個站發(fā)送具有相同標識符的報文。當幾個站同時競爭總線讀取時,這種配置十分重要。

當一個站要向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時,該站的CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標識符傳送給本站的CAN芯片,并處于準備狀態(tài);當它收到總線分配時,轉(zhuǎn)為發(fā)送報文狀態(tài)。CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出,這時網(wǎng)上的其它站處于接收狀態(tài)。每個處于接收狀態(tài)的站對接收到的報文進行檢測,判斷這些報文是否是發(fā)給自己的,以確定是否接收它。由于CAN總線是一種面向內(nèi)容的編址方案,因此很容易建立高水準的控制系統(tǒng)并靈活地進行配置。我們可以很容易地在CAN總線中加進一些新站而無需在硬件或軟件上進行修改。當所提供的新站是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時,數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不要求獨立的部分有物理目的地址。它允許分布過程同步化,即總線上控制器需要測量數(shù)據(jù)時,可由網(wǎng)上獲得,而無須每個控制器都有自己獨立的傳感器。

CAN總線特征

(1)報文(Message)總線上的數(shù)據(jù)以不同報文格式發(fā)送,但長度受到限制。當總線空閑時,任何一個網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點都可以發(fā)送報文。

(2)信息路由(Information Routing)在CAN中,節(jié)點不使用任何關(guān)于系統(tǒng)配置的報文,比如站地址,由接收節(jié)點根據(jù)報文本身特征判斷是否接收這幀信息。因此系統(tǒng)擴展時,不用對應用層以及任何節(jié)點的軟件和硬件作改變,可以直接在CAN中增加節(jié)點。

(3)標識符(Identifier) 要傳送的報文有特征標識符(是數(shù)據(jù)幀和遠程幀的一個域),它給出的不是目標節(jié)點地址,而是這個報文本身的特征。信息以廣播方式在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送,所有節(jié)點都可以接收到。節(jié)點通過標識符判定是否接收這幀信息。

(4)數(shù)據(jù)一致性應確保報文在CAN里同時被所有節(jié)點接收或同時不接收,這是配合錯誤處理和再同步功能實現(xiàn)的。

(5)位傳輸速率不同的CAN系統(tǒng)速度不同,但在一個給定的系統(tǒng)里,位傳輸速率是唯一的,并且是固定的。

(6)優(yōu)先權(quán) 由發(fā)送數(shù)據(jù)的報文中的標識符決定報文占用總線的優(yōu)先權(quán)。標識符越小,優(yōu)先權(quán)越高。

(7)遠程數(shù)據(jù)請求(Remote Data Request) 通過發(fā)送遠程幀,需要數(shù)據(jù)的節(jié)點請求另一節(jié)點發(fā)送相應的數(shù)據(jù)。回應節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)幀與請求數(shù)據(jù)的遠程幀由相同的標識符命名。

(8)仲裁(Arbitration) 只要總線空閑,任何節(jié)點都可以向總線發(fā)送報文。如果有兩個或兩個以上的節(jié)點同時發(fā)送報文,就會引起總線訪問碰撞。通過使用標識符的逐位仲裁可以解決這個碰撞。仲裁的機制確保了報文和時間均不損失。當具有相同標識符的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時發(fā)送時,數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠程幀。在仲裁期間,每一個發(fā)送器都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較。如果電平相同,則這個單元可以繼續(xù)發(fā)送,如果發(fā)送的是"隱性"電平而監(jiān)視到的是"顯性"電平,那么這個單元就失去了仲裁,必須退出發(fā)送狀態(tài)。

(9)總線狀態(tài) 總線有"顯性"和"隱性"兩個狀態(tài),"顯性"對應邏輯"0","隱性"對應邏輯"1"。"顯性"狀態(tài)和"隱性"狀態(tài)與為"顯性"狀態(tài),所以兩個節(jié)點同時分別發(fā)送"0"和"1"時,總線上呈現(xiàn)"0"。CAN總線采用二進制不歸零(NRZ)編碼方式,所以總線上不是"0",就是"1"。但是CAN協(xié)議并沒有具體定義這兩種狀態(tài)的具體實現(xiàn)方式。

(10)故障界定(Confinement) CAN節(jié)點能區(qū)分瞬時擾動引起的故障和永久性故障。故障節(jié)點會被關(guān)閉。

(11)應答接收節(jié)點對正確接收的報文給出應答,對不一致報文進行標記。

(12)CAN通訊距離最大是10公里(設(shè)速率為5Kbps),或最大通信速率為1Mbps(設(shè)通信距離為40米)。

(13)CAN總線上的節(jié)點數(shù)可達110個。通信介質(zhì)可在雙絞線,同軸電纜,光纖中選擇。

(14)報文是短幀結(jié)構(gòu),短的傳送時間使其受干擾概率低,CAN有很好的校驗機制,這些都保證了CAN通信的可靠性。

CAN總線的特點

(1)具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優(yōu)點;

(2)采用雙線串行通信方式,檢錯能力強,可在高噪聲干擾環(huán)境中工作;

(3)具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能,多個控制模塊通過CAN 控制器掛到CAN-bus 上,形成多主機局部網(wǎng)絡(luò);

(4)可根據(jù)報文的ID決定接收或屏蔽該報文;

(5)可靠的錯誤處理和檢錯機制;

(6)發(fā)送的信息遭到破壞后,可自動重發(fā);

(7)節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能;

(8)報文不包含源地址或目標地址,僅用標志符來指示功能信息、優(yōu)先級信息。

報文類型

在CAN2.0B的版本協(xié)議中有兩種不同的幀格式,不同之處為標識符域的長度不同,含有11位標識符的幀稱之為標準幀,而含有29位標識符的幀稱為擴展幀。如CAN1.2版本協(xié)議所描述,兩個版本的標準數(shù)據(jù)幀格式和遠程幀格式分別是等效的,而擴展格式是CAN2.0B協(xié)議新增加的特性。為使控制器設(shè)計相對簡單,并不要求執(zhí)行完全的擴展格式,對于新型控制器而言,必須不加任何限制的支持標準格式。但無論是哪種幀格式,在報文傳輸時都有以下四種不同類型的幀:

幀類型

在報文傳輸時,不同的幀具有不同的傳輸結(jié)構(gòu),下面將分別介紹四種傳輸幀的結(jié)構(gòu),只有嚴格按照該結(jié)構(gòu)進行幀的傳輸,才能被節(jié)點正確接收和發(fā)送。

(1)數(shù)據(jù)幀由七種不同的位域(Bit Field)組成:幀起始(Start of )、仲裁域(Arbitration Field)、控制域(Control Field)、數(shù)據(jù)域(DataField)、CRC域(CRC Field)、應答域(ACK Field)和幀結(jié)尾(End of )。數(shù)據(jù)域的長度可以為0~8個字節(jié)。

1)幀起始(SOF):幀起始(SOF)標志著數(shù)據(jù)幀和遠程幀的起始,僅由一個"顯性"位組成。在CAN的同步規(guī)則中,當總線空閑時(處于隱性狀態(tài)),才允許站點開始發(fā)送(信號)。所有的站點必須同步于首先開始發(fā)送報文的站點的幀起始前沿(該方式稱為"硬同步")。

2)仲裁域:仲裁域由標識符和RTR位組成,標準幀格式與擴展幀格式的仲裁域格式不同。標準格式里,仲裁域由1l位標識符和RTR位組成。標識符位有ID28~IDl8。擴展幀格式里,仲裁域包括29位標識符、SRR位、IDE(Identifier Extension,標志符擴展)位、RTR位。其標識符有ID28~IDO。為了區(qū)別標準幀格式和擴展幀格式,CANl.0~1.2版本協(xié)議的保留位r1現(xiàn)表示為IDE位。IDE位為顯性,表示數(shù)據(jù)幀為標準格式;IDE位為隱性,表示數(shù)據(jù)幀為擴展幀格式。在擴展幀中,替代遠程請求(Substitute Remote Request,SRR)位為隱性。仲裁域傳輸順序為從最高位到最低位,其中最高7位不能全為零。RTR的全稱為"遠程發(fā)送請求(Remote TransmissionRequest)"。RTR位在數(shù)據(jù)幀里必須為"顯性",而在遠程幀里必須為"隱性"。它是區(qū)別數(shù)據(jù)幀和遠程幀的標志。

3)控制域:控制域由6位組成,包括2個保留位(r0、r1同于CAN總線協(xié)議擴展)及4位數(shù)據(jù)長度碼,允許的數(shù)據(jù)長度值為0~8字節(jié)。

4)數(shù)據(jù)域:發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)按照長度代碼指示長度發(fā)送。對于接收的數(shù)據(jù),同樣如此。它可為0~8字節(jié),每個字節(jié)包含8位,首先發(fā)送的是MSB(最高位)。

5)CRC校驗碼域:它由CRC域(15位)及CRC邊界符(一個隱性位)組成。CRC計算中,被除的多項式包括幀的起始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域及15位為0的解除填充的位流給定。此多項式被下列多項式X15+X14+X10+X8+X7+X4+X3+1除(系數(shù)按模2計算),相除的余數(shù)即為發(fā)至總線的CRC序列。發(fā)送時,CRC序列的最高有效位被首先發(fā)送/接收。之所以選用這種幀校驗方式,是由于這種CRC校驗碼對于少于127位的幀是最佳的。

6)應答域:應答域由發(fā)送方發(fā)出的兩個(應答間隙及應答界定)隱性位組成,所有接收到正確的CRC序列的節(jié)點將在發(fā)送節(jié)點的應答間隙上將發(fā)送的這一隱性位改寫為顯性位。因此,發(fā)送節(jié)點將一直監(jiān)視總線信號已確認網(wǎng)絡(luò)中至少一個節(jié)點正確地接收到所發(fā)信息。應答界定符是應答域中第二個隱性位,由此可見,應答間隙兩邊有兩個隱性位:CRC域和應答界定位。

7)幀結(jié)束域:每一個數(shù)據(jù)幀或遠程幀均由一串七個隱性位的幀結(jié)束域結(jié)尾。這樣,接收節(jié)點可以正確檢測到一個幀的傳輸結(jié)束。

(2)錯誤幀錯誤幀由兩個不同的域組成:第一個域是來自控制器的錯誤標志;第二個域為錯誤分界符。

1)錯誤標志:有兩種形式的錯誤標志。

①激活(Active)錯誤標志。它由6個連續(xù)顯性位組成。

②認可(Passive)錯誤標志。它由6個連續(xù)隱性位組成。

它可由其他CAN總線協(xié)議控制器的顯性位改寫。

2)錯誤界定:錯誤界定符由8個隱性位組成。傳送了錯誤標志以后,每一站就發(fā)送一個隱性位,并一直監(jiān)視總線直到檢測出1個隱性位為止,然后就開始發(fā)送其余7個隱性位。

(3)遠程幀: 遠程幀也有標準格式和擴展格式,而且都由6個不同的位域組成:幀起始、仲裁域、控制域、CRC域、應答域、幀結(jié)尾。與數(shù)據(jù)幀相比,遠程幀的RTR位為隱性,沒有數(shù)據(jù)域,數(shù)據(jù)長度編碼域可以是0~8個字節(jié)的任何值,這個值是遠程幀請求發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域長度。當具有相同仲裁域的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時發(fā)送時,由于數(shù)據(jù)幀的RTR位為顯性,所以數(shù)據(jù)幀獲得優(yōu)先。發(fā)送遠程幀的節(jié)點可以直接接收數(shù)據(jù)。

(4)過載幀 過載幀由兩個區(qū)域組成:過載標識域及過載界定符域。下述三種狀態(tài)將導致過載幀發(fā)送:

1)接收方在接收一幀之前需要過多的時間處理當前的數(shù)據(jù)(接收尚未準備好);

2)在幀空隙域檢測到顯性位信號;

3)如果CAN節(jié)點在錯誤界定符或過載界定符的第8位采樣到一個顯性位節(jié)點會發(fā)送一個過載幀。

CAN總線協(xié)議協(xié)議內(nèi)容常見問題

  • CAN總線的通訊協(xié)議是什么?

    1can是兩根線,2can線上有兩個狀態(tài),a隱性狀態(tài),兩線電壓2.5V,表示位為1。b顯性狀態(tài),兩線電壓:低1.5V,高3.5V,壓差2V;表示位為0;3以上2里的電壓叫差分線路,為的是增加抗干擾性能...

  • CAN總線通信

    我來回答你吧同一個網(wǎng)路內(nèi)的節(jié)點是通過can總線直接通訊,他們的速率必須一致,因為不同速率下的位時間寬度、時間份額都是不一樣的,通俗點講速率不同,a節(jié)點認為的一個位,在b節(jié)點看來就不是一個位了,這樣如何...

  • can總線通信

    如果你是用CAN控制器的,就需要查控制器中發(fā)送緩沖區(qū)是否為空,一旦為空,就是已經(jīng)成功發(fā)送,否則就可能是在發(fā)送或者重發(fā)中。這時你要做超時處理,比如周立功的設(shè)備一般都是設(shè)置1.6S為超時時間,一旦發(fā)送緩沖...

CAN總線協(xié)議協(xié)議內(nèi)容文獻

基于CAN總線通信中多協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計 基于CAN總線通信中多協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計

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評分: 4.3

隨著工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,現(xiàn)場總線技術(shù)越來越受到重視,它是面向工廠底層自動化及信息集成的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù),而CAN總線是現(xiàn)場總線中運用比較多的一種。為了解決多種不同設(shè)備接口連接CAN總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換問題,需要開發(fā)協(xié)議轉(zhuǎn)換器。而當前協(xié)議轉(zhuǎn)換器種類繁多,價格和質(zhì)量參差不齊。該文提出了一種在現(xiàn)場總線領(lǐng)域中用于CAN總線通信中的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設(shè)計,該轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,還可實現(xiàn)二次開發(fā),支持CAN總線接口與RS-232接口、RS-485接口設(shè)備協(xié)議上進行相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)有效通信,在工控儀表領(lǐng)域經(jīng)過測試后,其性能穩(wěn)定。

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CAN總線與RS485總線協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設(shè)計 CAN總線與RS485總線協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設(shè)計

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評分: 4.6

基于CAN總線和RS485總線各自的優(yōu)勢,設(shè)計的CAN總線與RS485總線協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以使兩種總線互聯(lián)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,并通過RS232接口連接上位機實現(xiàn)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中對參數(shù)的動態(tài)配置。

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CAN總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議,它是一種多主總線,通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。通信速率最高可達1Mbps。

完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理

CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能,可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理,包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。

使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制

CAN協(xié)議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼,而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼。采用這種方法的優(yōu)點可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制,數(shù)據(jù)塊的標識符可由11位或29位二進制數(shù)組成,因此可以定義2或2個以上不同的數(shù)據(jù)塊,這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式,還可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù),這一點在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。數(shù)據(jù)段長度最多為8個字節(jié),可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求。同時,8個字節(jié)不會占用總線時間過長,從而保證了通信的實時性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能,保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設(shè)計,特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連,因此,越來越受到工業(yè)界的重視,并已公認為最有前途的現(xiàn)場總線之一。

可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信

CAN總線采用了多主競爭式總線結(jié)構(gòu),具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主次,因此可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信。CAN總線協(xié)議已被國際標準化組織認證,技術(shù)比較成熟,控制的芯片已經(jīng)商品化,性價比高,特別適用于分布式測控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。CAN總線插卡可以任意插在PC AT XT兼容機上,方便地構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)。

結(jié)構(gòu)簡單

只有2根線與外部相連,并且內(nèi)部集成了錯誤探測和管理模塊。

傳輸距離和速率

CAN總線特點:(1) 數(shù)據(jù)通信沒有主從之分,任意一個節(jié)點可以向任何其他(一個或多個)節(jié)點發(fā)起數(shù)據(jù)通信,靠各個節(jié)點信息優(yōu)先級先后順序來決定通信次序,高優(yōu)先級節(jié)點信息在134μs通信; (2) 多個節(jié)點同時發(fā)起通信時,優(yōu)先級低的避讓優(yōu)先級高的,不會對通信線路造成擁塞; (3) 通信距離最遠可達10KM(速率低于5Kbps)速率可達到1Mbps(通信距離小于40M);(4) CAN總線傳輸介質(zhì)可以是雙絞線,同軸電纜。CAN總線適用于大數(shù)據(jù)量短距離通信或者長距離小數(shù)據(jù)量,實時性要求比較高,多主多從或者各個節(jié)點平等的現(xiàn)場中使用。

第1章CAN總線概述與協(xié)議規(guī)范

1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與拓撲結(jié)構(gòu)

1.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1.1.2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備

1.1.3 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

1.2 CAN總線簡介

1.2.1 CAN總線是什么

1.2.2 CAN總線的特點

1.2.3 CAN總線傳輸介質(zhì)

1.2.4 CAN總線拓撲結(jié)構(gòu)與設(shè)備

1.3 報文傳輸

1.3.1 幀類型

1.3.2 幀格式

1.3.3 幀優(yōu)先級仲裁

1.4 報文濾波與校驗

1.5 編碼--位填充

1.6 錯誤處理與故障界定

1.6.1 錯誤類型

1.6.2 節(jié)點錯誤處理

1.6.3 故障界定方法

1.7 位定時要求

本章小結(jié)

第2章CAN總線應用層協(xié)議

2.1 為什么構(gòu)建CAN應用層協(xié)議

……第3章 CAN控制器和驅(qū)動器第4章 硬件系統(tǒng)設(shè)計與實踐第5章 基礎(chǔ)實驗實踐第6章 CAN總線節(jié)點的自收發(fā)實例設(shè)計第7章 CAN總線兩節(jié)點通信實例設(shè)計第8章 CAN-RS232網(wǎng)橋設(shè)計第9章 基于iCAN協(xié)議的溫控系統(tǒng)設(shè)計第10章 感悟設(shè)計附錄 郵政系統(tǒng)與CAN總線通信系統(tǒng)對比后記

CAN總線是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議。在汽車產(chǎn)業(yè)中,出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求,各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開發(fā)了出來。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同,由多條總線構(gòu)成的情況很多,線束的數(shù)量也隨之增加。為適應“減少線束的數(shù)量”、“通過多個LAN,進行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要,CAN總線應運而生,圖1為CAN總線在汽車中的應用圖。

圖1 汽車中CAN總線的應用

CAN的高性能和可靠性已被認同,并被廣泛地應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。現(xiàn)場總線是當今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一,被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)。圖2為CAN總線網(wǎng)路圖,它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強而有力的技術(shù)支持。

圖2 CAN總線網(wǎng)路圖

CAN總線作為可靠性非常高的總線,出錯概率非常小,這也是它被廣泛應用的原因之一。在CAN總線的實際研發(fā)中,相較于CAN總線的正確幀,工程師更關(guān)注CAN總線的錯誤幀,下面將為大家展現(xiàn)CANscope波形常見的幾類錯誤,圖3為干擾導致的CAN通訊錯誤。

圖3 錯誤波形圖

圖4為終端電阻并聯(lián)過多,差分電平幅值太小導致接收節(jié)點識別失敗的錯誤。

圖4 錯誤波形圖

圖5為總線支線過長,電平下降沿臺階過高,導致位寬度失調(diào)的錯誤。

圖5 錯誤波形圖

圖6為卡車打開/關(guān)閉大燈時,耦合到CAN總線上的干擾,導致的錯誤。

圖6 錯誤波形圖

圖7為波特率異常(位寬度從2us突然變成1.6us),導致位錯誤。

圖7 錯誤波形圖

CAN總線的錯誤都有哪些形式,相互之間有什么樣的關(guān)系,以及總線的檢測與校驗的原理是什么?

CAN總線的錯誤幀可分為位錯誤、位填充錯誤、CRC錯誤、格式錯誤、應答錯誤五大類,每類錯誤的具體解釋如圖8所示,此圖簡潔明了的展現(xiàn)了各種錯誤。

圖8 CAN總線錯誤類型

CAN報文傳輸過程中出現(xiàn)通訊錯誤,會發(fā)送錯誤幀,以上所述的錯誤幀類型中根據(jù)其錯誤標識符不同,可分為“主動錯誤”和“被動錯誤”。

主動錯誤:檢測錯誤主動報錯,發(fā)出錯誤標識符(連續(xù)6個顯性位)和錯誤界定符(連續(xù)8個隱形位);目的在于“主動”通知錯誤,即使別的節(jié)點沒有發(fā)現(xiàn)此錯誤。

被動錯誤:檢測錯誤,被動等待其他節(jié)點報錯后發(fā)送錯誤標識符(連續(xù)6個隱形位)和錯誤標識符(連續(xù)8個隱形位);目的在于識別錯誤,回應主動錯誤。

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