現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)：CAN總線

1、1,CAN總線,2,3,一、CAN總線概述,CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)，可以歸屬于工業(yè)現(xiàn)場總線的范疇，通常稱為CAN bus，是目前國際上應(yīng)用最廣泛的開放式現(xiàn)場總線之一。 CAN 最初出現(xiàn)在汽車工業(yè)中，80年代由德國Bosch公司最先提出。最初動機是為了解決現(xiàn)代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號線。現(xiàn)代汽車越來越多地采用電子裝置控制，如發(fā)動機的定時、注油控制，加速、剎車控制(ASC)及復(fù)雜的抗鎖定剎車系統(tǒng)(ABS)等。由于這些控制需檢測及交換大量數(shù)據(jù)，采用硬接信號線的方式不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，采用CAN總線上述問題都能

2、很好地解決。 與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性，它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用最為廣泛，世界上一些著名的汽車制造廠商，如BENZ(奔馳)、BMW(寶馬)、volkswagen (大眾)等都采用了CAN總線來實現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。,大眾公司的Canbus,大眾公司首次在97年P(guān)ASSAT的舒適系統(tǒng)上采用了傳送速率為62.5Kbit/m的Canbus。,98年在PASSAT和GOLF的驅(qū)動系統(tǒng)上增加了Canbus，傳送速率為500Kbit/m。,2000年，大眾公司在PASSAT和GOLF采用了帶有網(wǎng)關(guān)的第二代Canbus。,2001年

3、，大眾公司提高了Canbus的設(shè)計標準，將舒適系統(tǒng)Canbus提高到100Kbit/m, 驅(qū)動系統(tǒng)提高到500Kbit/m。,2002年，大眾集團在新PQ24平臺上使用帶有車載網(wǎng)絡(luò)控制單元的第三代Canbus。,2003年，大眾集團在新PQ35平臺上使用五重結(jié)構(gòu)的Canbus系統(tǒng)，并且出現(xiàn)了單線的LIN-BUS。, 20世紀80年代，Bosch的工程人員開始研究用于汽車的串行總線系統(tǒng)，因為當時還沒有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能完全滿足汽車工程的要求。參加研究的還有Mercedes-Benz公司、Intel公司，還有德國兩所大學的教授。 1986年，Bosch在SAE（汽車工程人員協(xié)會）大會上提出了CAN。

4、1987年，INTEL就推出了第一片CAN控制芯片82526；隨后Philips半導(dǎo)體推出了82C200。 1992年，CIA（CAN in Automation）用戶組織成立，之后制定了第一個CAN應(yīng)用層“CAL”。 1993年，CAN的國際標準ISO11898公布。 從此CAN 協(xié)議被廣泛的用于各類自動化控制領(lǐng)域。,二、CAN總線發(fā)展歷史, 1994年，開始有了國際CAN學術(shù)年會（ICC）。 1994年，美國汽車工程師協(xié)會以CAN為基礎(chǔ)制定SAEJ1939 標準，用于卡車和巴士控制和通信網(wǎng)絡(luò)。 1999年一年就有近6千萬個CAN控制器投入使用；2000年銷售1億多CAN的芯片。 2001年

5、用在汽車上的CAN節(jié)點數(shù)目超過1億個 。 到今天，幾乎每一輛歐洲生產(chǎn)的轎車上都有CAN；高級客車上有兩套CAN，通過網(wǎng)關(guān)互聯(lián)； 但是轎車上基于CAN的控制網(wǎng)絡(luò)至今仍是各大公司自成系統(tǒng)，沒有一個統(tǒng)一標準。,7,1993年CAN 成為國際標準ISO11898(高速應(yīng)用)和ISO11519（低速應(yīng)用）。 CAN的規(guī)范從CAN 1.0 規(guī)范(標準格式)發(fā)展為兼容CAN 1.2 規(guī)范的CAN2.0規(guī)范(CAN2.0A為標準格式，CAN2.0B為擴展格式)，目前應(yīng)用的CAN器件大多符合CAN2.0規(guī)范。 由于CAN總線的特點，得到了Motorola，Intel，Philip， Siemence，NEC等公

6、司的支持，它廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域，其應(yīng)用范圍目前已不僅局限于汽車行業(yè)，已經(jīng)在自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。,三、CAN總線國際標準, 基于CAN的應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用較通用的有兩種：DeviceNet（適合于工廠底層自動化） 和 CANopen（適合于機械控制的嵌入式應(yīng)用）。 任何組織或個人都可以從DeviceNet供貨商協(xié)會（ODVA）獲得DeviceNet規(guī)范。購買者將得到無限制的、真正免費的開發(fā)DeviceNet產(chǎn)品的授權(quán)。 DeviceNet自2002年被確立為中國國家標準以來，已在冶金、電力、水

7、處理、乳品飲料、煙草、水泥、石化、礦山等各個行業(yè)得到成功應(yīng)用，其低成本和高可靠性已經(jīng)得到廣泛認同。,9,四、CAN的工作原理、特點,1CAN的工作原理,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。 1）發(fā)送節(jié)點的CPU 將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標識符傳送給本節(jié)點的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)。 2） 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)上的其它節(jié)點處于接收狀態(tài)。 3）每個處于接收狀態(tài)的節(jié)點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。 每組報文開頭的11位字符為標識符(CAN2

8、.0A)，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。 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。可以很容易地在CAN 總線中加進一些新節(jié)點而無需在硬件或軟件上進行修改。,10,2 CAN總線特點,CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接口中集成了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。 CAN總線特點如下： （1）多主機方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。 （2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點（信息）可

9、分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求。 （3）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機制：當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。,11,（4）可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。 （5）直接通信距離最遠可達6km（速率10Kbps以下）。 （6）通信速率最高可達1MB/s（此時距離最長30m）。 （7）節(jié)點數(shù)實際可達110個。 （8）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個。 （9）每幀信息都有CRC校驗及其它檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低。 （10）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價的雙絞線即

10、可，無特殊要求。 （11）節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。,五、CAN總線布置、結(jié)構(gòu)和基本特點,CAN總線系統(tǒng)上并聯(lián)有多個元件。這就要求整個系統(tǒng)的布置滿足以下要求：,可靠性高：傳輸故障（不論是由內(nèi)部還是外部引起的）應(yīng)能準確識別出來,使用方便：如果某一控制單元出現(xiàn)故障，其余系統(tǒng)應(yīng)盡可能保持原有功能，以便進行信息交換,數(shù)據(jù)密度大：所有控制單元在任一瞬時的信息狀態(tài)均相同，這樣就使得兩控制單元之間不會有數(shù)據(jù)偏差。如果系統(tǒng)的某一處有故障，那么總線上所有連接的元件都會得到通知。,數(shù)據(jù)傳輸快：連成網(wǎng)絡(luò)的各元件之間的數(shù)據(jù)交換速率必須很快，這樣才

11、能滿足實時要求。,五、CAN總線布置、結(jié)構(gòu)和基本特點,考慮到信號的重復(fù)率及產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)量，CAN總線系統(tǒng)分為三個專門的系統(tǒng)：, CAN驅(qū)動總線（高速），500Kbit/s，可基本滿足實時要求。 CAN舒適總線（低速），100 Kbit/s，用于對時間要求不高的情況。 CAN“infotainment”總線（低速），100Kbit/s，用于對時間要求不高的情況。 與CAN舒適數(shù)據(jù)總線和CAN Infotainment數(shù)據(jù)總線不同，CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線不可與CAN舒適數(shù)據(jù)總線或CAN Infotainment數(shù)據(jù)總線通過電氣相連。CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線與CAN舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線是不

12、同的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，它們之間只能通過所謂網(wǎng)關(guān)相連。,16,六、CAN-BUS系統(tǒng)組成,CAN總線規(guī)范采用了ISO-OSI（Open System Interconnection Reference Model，開放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有三種不同的器件與之相對應(yīng)。 對應(yīng)物理層的是收發(fā)器； 對應(yīng)數(shù)據(jù)鏈路層的是CAN控制器； 應(yīng)用層上主要是用戶特殊的應(yīng)用，對應(yīng)的器件是微控制器。,CAN收發(fā)器: 安裝在控制器內(nèi)部，同時兼具接受和發(fā)送的功能，將控制器傳來的數(shù)據(jù)化為電信號并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。 CAN控制器：以一塊可編程芯片上邏輯電路的組合來實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層之間的通信，對外它提供了

13、與微處理器的物理線路接口。通過對它的編程，CPU可以設(shè)置其工作方式，控制其工作狀態(tài)，進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，把應(yīng)用層建立在它的基礎(chǔ)之上。 數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個電阻，防止數(shù)據(jù)在線端被反射，以回聲的形式返回，影響數(shù)據(jù)的傳輸。 數(shù)據(jù)傳輸線：雙向數(shù)據(jù)線，由高低雙絞線組成。,17,完成CAN規(guī)范所規(guī)定的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層大部分功能。 有微處理器接口，易于連接單片機。 結(jié)構(gòu)分兩種類型，獨立CAN控制器或集成CAN控制器的單片機： 獨立CAN控制器：Philips的SJA1000、82C200、8XC592、8XCE598；Intel的82526、82527等。 集成CAN控制器的單片機：Philips的80

14、C591/592/598、XAC37；Motorola的Pow2、PC555；Intel的196CA/CB；Silicon Lab的C8051F040047等 都遵循CAN2.0規(guī)范。,CAN控制器:,Canbus的收發(fā)器如圖所示，使用一個電路進行控制，這樣也就是說控制單元在某一時間段只能進行發(fā)送或接受一項功能。 邏輯“1”：所有控制器的開關(guān)斷開；總線電平為5Vor3.5V；Canbus未通訊。 邏輯“0”：某一控制器閉合；總線電平為0伏； Canbus進行通訊。 因此總線導(dǎo)線上就會出現(xiàn)兩種狀態(tài)： 狀態(tài)1： 截止狀態(tài)，晶體管截止（開關(guān)未接合） 無源： 總線電平=1，電阻高 狀態(tài)0： 接通狀態(tài)，

15、晶體管導(dǎo)通（開關(guān)已接合） 有源： 總線電平=0，電阻低,Can收發(fā)器：,各個CAN系統(tǒng)的所有控制單元都并聯(lián)在CAN數(shù)據(jù)總線上。CAN數(shù)據(jù)總線的兩條導(dǎo)線分別叫CAN-High和CAN-Low線。兩條扭絞在一起的導(dǎo)線稱為雙絞線。 Canbus采用雙絞線自身校驗的結(jié)構(gòu)，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身對外界的干擾。系統(tǒng)中采用高低電平兩根數(shù)據(jù)線，控制器輸出的信號同時向兩根通訊線發(fā)送，高低電平互為鏡像。并且每一個控制器都增加了終端電阻，已減少數(shù)據(jù)傳送時的過調(diào)效應(yīng)。,CAN數(shù)據(jù)傳輸線,CAN導(dǎo)線的特點,為了提高數(shù)據(jù)傳遞的可靠性，CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的兩條導(dǎo)線（雙絞線）分別用于不同的數(shù)據(jù)傳送

16、，這兩條線分別稱為CAN-High線和CAN-Low線?？刂茊卧g的數(shù)據(jù)交換就是通過這兩條導(dǎo)線來完成的，這些數(shù)據(jù)可能是發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油箱油面高度及車速等。 為了清楚起見CAN導(dǎo)線分別用單顏色來表示CAN-High線總是黃色，CAN-Low-線總是綠色,原則上CAN總線用一條導(dǎo)線就足以滿足功能要求了，但該總線系統(tǒng)上還是配備了第二條導(dǎo)線。在這個第二條導(dǎo)線上，信號是按相反順序傳送的，這樣可有效抑制外部干擾。,1,2,3,CAN協(xié)議結(jié)構(gòu),基本術(shù)語,CAN的報文及結(jié)構(gòu),CAN協(xié)議規(guī)范,七、CAN協(xié)議規(guī)范,CAN為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實時控制。CAN的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)

17、到低價位的多路接線都可以使用CAN。在汽車電子行業(yè)里，使用CAN連接發(fā)動機控制單元、傳感器、防剎車系統(tǒng)等等，其傳輸速度可達1Mbit/s。同時，可以將CAN安裝在卡車本體的電子控制系統(tǒng)里，諸如車燈組、電氣車窗等等，用以代替接線配線裝置。 技術(shù)規(guī)范的目的是為了在任何兩個CAN儀器之間建立兼容性。可是，兼容性有不同的方面，比如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的解釋。為了達到設(shè)計透明度以及實現(xiàn)靈活性，根據(jù)ISO/OSI參考模型，CAN 2.0規(guī)范細分為以下不同的層次：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。 在以前版本的CAN規(guī)范中，數(shù)據(jù)鏈路層的LLC子層和MAC子層的服務(wù)及功能分別被解釋為“對象層”和“傳輸層”。,1,CAN協(xié)議結(jié)

18、構(gòu),依據(jù)ISO/OSI參考模型的層結(jié)構(gòu)具有以下功能: 1、物理層：定義了信號是如何實際地傳輸?shù)?，主要涉及位定時、位編碼/解碼、同步的解釋。技術(shù)規(guī)范沒有定義物理層的驅(qū)動器/接收器特性，以便允許根據(jù)它們的應(yīng)用，對發(fā)送媒體和信號電平進行優(yōu)化。 2、邏輯鏈路控制子層(LLC) ：主要涉及報文濾波、過載通知、以及恢復(fù)管理。 為遠程數(shù)據(jù)請求以及數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)； 確定由實際要使用的LLC子層接收哪一個報文； 為恢復(fù)管理和過載通知提供手段。 3、媒體訪問控制子層(MAC) ：是CAN協(xié)議的核心。它把接收到的報文提供給LLC子層。主要作用是：傳送規(guī)則，即控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、應(yīng)答、錯誤檢測和標定等，MAC子層

19、也被一個稱作“故障界定”的管理實體監(jiān)管。此故障界定為自檢機制，以便把永久故障和短時擾動區(qū)別開來。,1,CAN協(xié)議結(jié)構(gòu),圖 CAN協(xié)議分層結(jié)構(gòu)和功能,1,CAN協(xié)議結(jié)構(gòu),2,基本術(shù)語,1報文 信息交互的實體，CAN總線上的報文以不同的固定報文格式發(fā)送，但長度受限。當總線空閑時任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報文。,2信息路由,在CAN系統(tǒng)中，一個CAN節(jié)點不使用任何有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的信息(如站地址)。特點如下： 系統(tǒng)靈活性不需要應(yīng)用層以及任何節(jié)點軟件和硬件的任何改變， 可以在CAN網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點。 報文路由報文的尋址內(nèi)容由標志符指定。標志符不指出報文的目的地，但是這個報文的特定含義使得網(wǎng)絡(luò)上所有

20、的節(jié)點可以通過報文濾波來判斷該數(shù)據(jù)是否與他們相符合。 多點傳送由于報文濾波的作用，任何節(jié)點對同一條報文都可以接收，并同時對此作出反應(yīng)。 數(shù)據(jù)一致性在CAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以確保報文同時被所有節(jié)點或者沒有節(jié)點接收，系統(tǒng)的這種數(shù)據(jù)一致性是靠多點傳送和錯誤處理來實現(xiàn)的。,2,基本術(shù)語,3位速率 不同的系統(tǒng)，CAN的速度不同。在一個給定的系統(tǒng)里，位速率是唯一的，并且是固定的。 4優(yōu)先權(quán) 報文中的數(shù)據(jù)幀和遠程幀都有標志符段，在總線訪問期間，標志符定義一個靜態(tài)的報文優(yōu)先權(quán)。當多個CAN單元同時傳輸報文發(fā)生總線沖突時，標志符碼值越小的報文優(yōu)先權(quán)越高。 5遠程數(shù)據(jù)請求 通過發(fā)送遠程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以請求另一節(jié)點

21、發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠程幀是由相同的識別符命名的。 6. 多主機 總線空閑時，任何單元都可以傳送報文。,2,基本術(shù)語,7.錯誤標定和恢復(fù)時間 任何檢測到錯誤的節(jié)點會標志出損壞的報文。此報文會失效，并將自動重新傳送。如果不再出現(xiàn)錯誤，那么從檢測到錯誤到下一報文的傳送開始為止，恢復(fù)時間最多為31Tbit。 8故障界定 CAN節(jié)點能夠把永久故障和短暫擾動區(qū)別開來。故障的節(jié)點會被關(guān)閉。 9 應(yīng)答 所有的接收器檢查報文的連貫性。對于連貫的報文，接收器應(yīng)答，對于不連貫的報文，接收器作出標志。 10 總線值 總線有二個互補的邏輯值：“顯性”或“隱性”。 “顯性”位和“隱性”位同時傳送時，總線的結(jié)

22、果值為“顯性”。比如，在總線的“線與”執(zhí)行時，邏輯0代表“顯性”電平，邏輯1代表“隱性”電平。,2,基本術(shù)語,11仲裁 只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。具有較高優(yōu)先權(quán)報文的單元可以獲得總線訪問權(quán)。如果2個或2個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。 仲裁的機制確保了報文和時間均不損失。當具有相同識別符的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠程幀。 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)送的是一“隱性”電平，而監(jiān)視的是一“顯性”電平（見總線值），那么單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。 位仲裁技術(shù)

23、,2,基本術(shù)語,12安全性 為了獲得最安全的數(shù)據(jù)發(fā)送，CAN的每一個節(jié)點均采取了強有力的措施來進行錯誤檢測、錯誤標定及錯誤自檢。 1）錯誤檢測 要進行檢測錯誤，必須采取以下措施： 監(jiān)視（發(fā)送器對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較） 循環(huán)冗余檢查 位填充 報文格式檢查 2）錯誤檢測的執(zhí)行 錯誤檢測的機制具有以下屬性： 檢測到所有的全局錯誤； 檢測到發(fā)送器所有的局部錯誤； 可以檢測到報文里多達5個任意分布的錯誤； 檢測到報文里長度低于15（位）的突發(fā)性錯誤； 檢測到報文里任一奇數(shù)個錯誤 錯誤處理,3,CAN的報文及結(jié)構(gòu),在進行數(shù)據(jù)傳送時，發(fā)出報文的單元稱為該報文的發(fā)送器。該單元在總線空閑或丟失

24、仲裁前恒為發(fā)送器。如果一個單元不是報文發(fā)送器，并且總線不處于空閑狀態(tài)，則該單元為接收器。 對于報文發(fā)送器和接收器，報文的實際有效時刻是不同的。對于發(fā)送器而言，如果直到幀結(jié)束末尾一直未出錯，則對于發(fā)送器報文有效。如果報文受損，將允許按照優(yōu)先權(quán)順序自動重發(fā)送。為了能同其他報文進行總線訪問競爭，總線一旦空閑，重發(fā)送立即開始。 對于接收器而言，如果直到幀結(jié)束的最后一位一直未出錯，則對于接收器報文有效。,32,CAN的類型 標準幀 11位標識符 擴展幀 29位標識符 幀類型：數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀和過載幀四種 數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器?？偩€上傳輸?shù)拇蠖嗍沁@個幀。 遠程幀：由總線單元發(fā)出，請

25、求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀（或遠程幀）通過幀間空間與其他各幀分開。 錯誤幀：任何單元一但檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀。 過載幀：用于提供當前的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀的附加延遲。 數(shù)據(jù)幀和遠程幀借助幀間空間與當前幀分開。,3,CAN的報文及結(jié)構(gòu),3,CAN的報文及結(jié)構(gòu),CAN信息包格式說明： CAN信息包分為兩部分：信息部分和數(shù)據(jù)部分。 頭兩個字節(jié)為信息部分，其前十一位為標識符，標識符中的前八位用作接收判斷，應(yīng)包含本信息包的目的站地址。 然后是一位RTR位（遠程發(fā)送請求位，應(yīng)設(shè)為0），最后是四位的DLC（數(shù)據(jù)長度位，即所發(fā)數(shù)據(jù)的實際長度，單位：字節(jié)）。 其余八個字節(jié)是數(shù)據(jù)部分，存有實際要發(fā)的數(shù)據(jù)

26、。詳見右圖：,3,CAN的報文及結(jié)構(gòu),構(gòu)成一幀的幀起始、仲裁區(qū)、控制區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和CRC序列均借助位填充規(guī)則進行編碼。 當發(fā)送器在發(fā)送的位流中檢測到5位連續(xù)的相同數(shù)值時，將自動地在實際發(fā)送的位流中插入一個補碼位。 數(shù)據(jù)幀和遠程幀的其余位場采用固定格式，不進行填充。出錯幀和超載幀同樣是固定格式，也不進行位填充。,35,數(shù)據(jù)幀的標準格式和擴展格式,幀起始（SOF）僅由一顯位構(gòu)成。所有站都必須同步于首先發(fā)送的那個幀起始前沿； 仲裁區(qū)（標準格式）由11位標識符ID28ID18、遠程發(fā)送請求位RTR（Remote Transmission Request BIT）組成，其中ID高七位不可全為1（隱性）；

27、仲裁區(qū)（擴展格式）由29位標識符ID28 ID0、SRR（替代遠程請求位）位、識別符擴展位IDE(Identifier Extension Bit)位、RTR位組成； SRR是隱性位，它用于替代標準格式的RTR位。 IDE=1（隱性）代表擴展格式。IDE位在擴展格式中位于仲裁場而在標準格式中位于控制場。,3,CAN的報文及結(jié)構(gòu),CAN總線的突出優(yōu)點使其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，這使得許多器件廠商競相推出各種CAN總線器件產(chǎn)品，已逐步形成系列。 而豐富廉價的CAN總線器件又進一步促進了CAN總線應(yīng)用的迅速推廣。目前，CAN已不僅是應(yīng)用于某些領(lǐng)域的標準現(xiàn)場總線，它正在成為微控制器的系統(tǒng)擴展及多

28、機通信接口。下表列出了一些主要的CAN總線產(chǎn)品。,八、典型CAN總線器件,38,CAN總線 位仲裁技術(shù),只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。 要對數(shù)據(jù)進行實時處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個站同時需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，要求快速地進行總線分配。 如果2 個或2 個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。通過使用識別符的位形式仲裁可以解決這個沖突。 CAN總線以報文為單位進行數(shù)據(jù)傳送，報文的優(yōu)先級結(jié)合在11位標識符中，具有最低二進制數(shù)的標識符有最高的優(yōu)先級。這種優(yōu)先級一旦在系統(tǒng)設(shè)計時被確立后就不能再被更改。總線讀取中的沖突可通過位仲裁解決。,3

29、9,CAN總線 位仲裁技術(shù),仲裁的機制確保信息和時間均不會損失。當具有相同識別符的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠程幀。 CAN總線采用非歸零(NRZ)編碼，所有節(jié)點以“線與”方式連接至總線。如果存在一個節(jié)點向總線傳輸邏輯0，則總線呈現(xiàn)邏輯0狀態(tài)，而不管有多少個節(jié)點在發(fā)送邏輯1。CAN網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點可能試圖同時發(fā)送，但其簡單的仲裁規(guī)則確保僅有一個節(jié)點控制總線、并發(fā)送信息。低有效輸出狀態(tài)(0)起決定性作用。 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)送的是一“隱性”電平(邏輯1)而監(jiān)測到一“顯性”電平(邏輯0)，那么該單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。,40,丟掉,丟掉,跟蹤,所有標識符都有相同的兩位01，直到第3位進行比