CAN總線使用總結(jié)

1、CAN總線使用總結(jié)一，CAN總線是由德國BOSCH公司提出，目的是為了解決汽車內(nèi)部硬件信號線的復(fù)雜走線二，CAN：controller area area：控制器局域網(wǎng)絡(luò)三，CAN總線的特點： 與一般的通信總線相比，總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。，CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，不分主從，節(jié)節(jié)點只需通過對報文的標(biāo)志符進(jìn)行濾波就可以方便的實現(xiàn)點對點，點對多點及全局廣播等幾種傳送接收方式；，總線采用非破壞總線仲裁技術(shù)。當(dāng)發(fā)生沖突時，優(yōu)先級低的節(jié)點自動退出發(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)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間。尤

2、其是在負(fù)載很重的情況下，也不會出現(xiàn)癱瘓情況（以太網(wǎng)則可能）。，在報文標(biāo)識符上，上的節(jié)點分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)最多可在us內(nèi)得到傳輸；，的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)（速率在kbps以下），通信速率最高可達(dá)bps，（此時通信距離最長為m）；，上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達(dá)個；，報文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低；，的每幀信息都在校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果；，的通信介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活；，節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響；，總線具有較高的性價比。四，CAN總線

3、的系統(tǒng)構(gòu)成及數(shù)據(jù)傳輸原理 （一），系統(tǒng)構(gòu)成 1，CAN控制器：接收來自微控制器的數(shù)據(jù)，并處理發(fā)送給收發(fā)器，同時，也接收來自收發(fā)器的數(shù)據(jù)，處理傳給微控制器。 2，CAN收發(fā)器：總線驅(qū)動四，CAN總線的的通信協(xié)議（一），網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu) 可分為三個層：目標(biāo)層，傳送層，物理層，如下圖所示 物理層：規(guī)定了信號的傳輸過程中的電氣特性（如傳輸方式及傳輸介質(zhì)）及信號特性； 傳送層：幀組織，總線仲裁，錯誤檢測等； 目標(biāo)層：信息識別，為應(yīng)用層提供接口； 其上述分層按iso/osi也可以分為兩層：物理層，數(shù)據(jù)鏈路層（即目標(biāo)層和傳送層）。（二），位表達(dá)CAN協(xié)議中有兩種邏輯位表達(dá)方式1.當(dāng)總線線上發(fā)送的都是弱位時，總線

4、的狀態(tài)就是弱位（邏輯1）；2.當(dāng)總線上有強位出現(xiàn)時，弱位信號讓位于強位信號，即總線上顯示強位信號（邏輯0）；（三），幀類型1.數(shù)據(jù)幀：傳送數(shù)據(jù)，攜帶數(shù)據(jù)從一個節(jié)點到另一個節(jié)點或多個節(jié)點，結(jié)構(gòu)如下圖(標(biāo)準(zhǔn)格式)所示。 數(shù)據(jù)幀由7種不同的位域組成：起始域，仲裁域，控制域，數(shù)據(jù)據(jù)域，CRC域，應(yīng)答域，幀結(jié)束域。 起始域：表示數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的開始，它由一個強位組成，主要用于接收狀態(tài)下的CAN控制器的硬同步。 仲裁域：由信息標(biāo)志符及RTR位組成，當(dāng)多個CAN控制器同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，在仲裁域要進(jìn)行面向位的沖突仲裁。對于標(biāo)準(zhǔn)格式里，標(biāo)志符由11位組成，用于提供信息地址和優(yōu)先級，其發(fā)送的順序為ID28ID18（

5、注：高7位不允許均為弱的現(xiàn)象）；對于擴展格式，仲裁域由位的基本（ID28ID18）和位的擴展（）組成，格式與標(biāo)準(zhǔn)格式略有不同，詳見書。為：遠(yuǎn)地請求發(fā)送位，數(shù)據(jù)幀里為顯性，遠(yuǎn)程幀里為隱性。當(dāng)CAN總線上接收節(jié)點想請求某節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，就向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送一遠(yuǎn)程幀，用標(biāo)志符指出節(jié)點地址，同時置RTR位為高。如果尋址節(jié)點立即發(fā)送數(shù)據(jù)，則使用相同的標(biāo)志符，總線不會產(chǎn)生沖突，因為此時數(shù)據(jù)幀的RTR位為低（數(shù)據(jù)強位）。在擴展幀里位取代了RTR位。 控制域：由6個位組成，包括2個保留位（IDE，ro）用于CAN協(xié)議擴展，4位數(shù)據(jù)長度碼，允許數(shù)據(jù)的長度值為08。 數(shù)據(jù)域：發(fā)送緩沖區(qū)按照長度碼指示的數(shù)據(jù)長度進(jìn)行發(fā)送，

6、接收的數(shù)據(jù)同樣如此，第一個字節(jié)的最高有效位第一個被發(fā)送/接收。 循環(huán)冗余校驗域（CRC）：由CRC序列位（15位）和一個CRC邊界符（1個弱位）組成。CRC的范圍包括起始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC序列。之所以選用這種幀校驗方式，因為：這種CRC碼對于少于127位的幀最佳。 應(yīng)答域：應(yīng)答域由發(fā)送方發(fā)送的兩位弱位組成（應(yīng)答空隙和應(yīng)答分界位），當(dāng)接收器正確地接收到有效的報文時，接收器就會在應(yīng)答間隙期間（發(fā)送信號）向發(fā)送器發(fā)送一顯性位以示應(yīng)答。因此發(fā)送節(jié)點一直監(jiān)測總線信號以確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)中至少有一個節(jié)點正確接收到發(fā)信息。應(yīng)答分界位是應(yīng)答域中的第二個弱位，有此可見，應(yīng)答空隙兩邊有兩個弱位：CRC分界位

7、和應(yīng)答分界位。 幀結(jié)束域：每一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀一串7位的弱位幀結(jié)束域結(jié)束。2.遠(yuǎn)程幀：請求數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程幀由6個域組成：起始域、仲裁域、控制域、CRC域、應(yīng)答域、幀結(jié)束域。遠(yuǎn)程幀與數(shù)據(jù)幀不同之處在于：RTR位為高，無數(shù)據(jù)域。3.錯誤指示幀：用于指示傳送過程中的錯誤信息 錯誤指示幀由兩個不同的域組成：第一個域反映來自控制器的錯誤標(biāo)志，第二個域為錯誤分界符。 錯誤標(biāo)志：有兩種，一個由6個強位組成的主動錯誤標(biāo)志；另一個由6個弱位組成的被動錯誤標(biāo)志，它是被其他CAN控制器強位改寫。 處于主動錯誤狀態(tài)的CAN節(jié)點檢測到錯誤發(fā)出主動錯誤標(biāo)志，該錯誤標(biāo)志不滿足位填充規(guī)則，或者是破壞應(yīng)答域或結(jié)束域固定格式，所有其他

8、節(jié)點都檢測到錯誤狀態(tài)，并發(fā)出該錯誤標(biāo)志。因此，這些從總線上監(jiān)測到的強位串是不同節(jié)點發(fā)出錯誤標(biāo)志的結(jié)果，這一標(biāo)志最短為6個，最長為12個。被動錯誤標(biāo)志（不太理解。后續(xù)） 錯誤分界：它由8個弱位組成，與過載分界有相同的格式，當(dāng)錯誤標(biāo)志發(fā)生后，每一個CAN節(jié)點監(jiān)測總線，直到檢測到一個強位出現(xiàn)，這表明所有CAN節(jié)點已經(jīng)完成錯誤標(biāo)志的發(fā)送，并開始發(fā)送8個弱位的分界符，之后網(wǎng)絡(luò)上的主動錯誤節(jié)點便可同時開始其他的發(fā)送。如果數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀在發(fā)送過程中發(fā)現(xiàn)錯誤后，當(dāng)前的信息作廢，并啟動重新發(fā)送。如果CAN節(jié)點發(fā)現(xiàn)錯誤指示幀錯誤，則重發(fā)，當(dāng)連續(xù)多次出現(xiàn)此錯誤時，則相應(yīng)的節(jié)點變?yōu)楸粍渝e誤節(jié)點。為正確結(jié)束錯誤標(biāo)志，被

9、動態(tài)節(jié)點需要至少3個位周期。4.過載幀：用于后續(xù)幀的延時過載幀由兩個域組成：過載標(biāo)志和過載分界。以下情況可以導(dǎo)致過載幀發(fā)送： （1）.接收未準(zhǔn)備好即接收方需要過多的時間處理當(dāng)前的數(shù)據(jù)； （2）.在幀間空隙的第一位或第二位發(fā)現(xiàn)顯性位信號；過載幀發(fā)送條件： （1）.在幀間空隙域的第一個位周期； （2）.在幀間空隙域中檢測到強位信號一個位周期后，方可啟動過載幀發(fā)送。過載標(biāo)志：由6個顯性位組成，與錯誤標(biāo)志格式相同，當(dāng)超載標(biāo)志發(fā)生后，每個節(jié)點監(jiān)測總線狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)線上有弱位后，此時所有節(jié)點已完成超載標(biāo)志的發(fā)送，并開始發(fā)8個弱位串；過載分界符：由8個隱性位組成，與錯誤分界符格式相同；-英飛凌（infineo

10、n）單片機之總線 CAN內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)，如下圖所示 一，CAN處理機制 發(fā)送：根據(jù)報文緩存中的報文對象，由位流處理器產(chǎn)生的通過CAN總線發(fā)送的數(shù)據(jù)幀和過程幀，即從報文緩存中取出的報文對象，位流處理器給它加上起始域，結(jié)束域和CRC校驗數(shù)據(jù)，組成一個完整的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀，此時位流控制器還在對總線進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)總線空閑時，就啟動數(shù)據(jù)的傳送，傳送過程中監(jiān)測總線的信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與傳送的信息不相符時，就會產(chǎn)生一個“最近錯誤”中斷請求。 接收：數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀通過總結(jié)接口，到CAN節(jié)點，位流控制器對其進(jìn)行CRC域進(jìn)行檢測，驗證數(shù)據(jù)的一致性，當(dāng)檢測到錯誤時，產(chǎn)生一個“最近錯誤”中斷請求，并產(chǎn)生一個錯誤幀，發(fā)送到總

11、線上。對一個無錯誤的幀，位流處理器將它分解成數(shù)據(jù)部分和標(biāo)識符部分，列表控制器將其以鏈表的形式存儲于報文緩存中，執(zhí)行遠(yuǎn)程幀或數(shù)據(jù)幀處理。 在上述數(shù)據(jù)傳送和處理過程中，會出現(xiàn)一些狀態(tài)字，指示操作完成或出現(xiàn)錯誤，這些狀態(tài)字或引發(fā)中斷，進(jìn)行中斷處理。二，從上述結(jié)構(gòu)框圖可以看出，主要包括：CAN節(jié)點，報文控制器，中斷處理單元（一），CAN節(jié)點（1），位流控制器（Bitstream Prosessor） 主要任務(wù)：處理數(shù)據(jù)幀，遠(yuǎn)程幀，錯誤幀和過載幀，同時還進(jìn)行串行數(shù)據(jù)流與輸入/輸出寄存器之間轉(zhuǎn)換工作（Perform data frame ,remote frame ,error frame and ove

12、rload,conversion thd seiral datastream and the input/output register)。 詳述：位流控制器：對于發(fā)送：根據(jù)報文緩存中的報文對象，由位流處理器產(chǎn)生通過總線的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。該的控制器控制產(chǎn)生器，且給新的遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀加上校驗和信息。在加入幀起始位和幀結(jié)束域之后，位流處理器開始總線仲裁過程，且當(dāng)發(fā)現(xiàn)總線空閑時連續(xù)進(jìn)行幀發(fā)送。進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送的同時，位流控制器連續(xù)地監(jiān)測I/線的的電平和發(fā)送移位寄存器當(dāng)前送出位的邏輯狀態(tài)之間檢測到失配，產(chǎn)生一個最近錯誤中斷請求，錯誤碼由位域SRX.LEC給出。對于接收：通過驗證相關(guān)域，確定接收到的幀是否有

13、問題，或有問題，產(chǎn)生一個最近錯誤中斷請求，同時產(chǎn)生一個錯誤幀，并發(fā)送到總線上。若接收的幀無錯誤，將接收到的幀分解成標(biāo)志符和數(shù)據(jù)部分，并將接收到的信息傳給報文緩存，執(zhí)行遠(yuǎn)程幀或數(shù)據(jù)幀處理，中斷產(chǎn)生和狀態(tài)處理。（2），位時序單元（Bit timing unit） 考慮到傳播延遲和相移，根據(jù)用戶設(shè)置確定采樣點和位時間長度，同時也處理再同步操作（define alength of a bit time and the location of the sample point according to the user settings,takeing intoaccout propration delays and phase shift errors and re-sychronization).（3），錯誤處理單元（error handling