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can總線基本概念

作者: 時(shí)間:2016-12-16 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  CAN 是Controller Area Network 的縮寫(以下稱為CAN),是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。在汽車產(chǎn)業(yè)中,出于對(duì)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(lái)。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對(duì)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(yīng)“減少線束的數(shù)量”、“通過(guò)多個(gè)LAN,進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要,1986 年德國(guó)電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協(xié)議。此后,CAN 通過(guò)ISO11898 及ISO11519 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

  CAN總線使用總結(jié)
  一,can總線是由德國(guó)BOSCH公司提出,目的是為了解決汽車內(nèi)部硬件信號(hào)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(diǎn):
  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(shí)時(shí)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(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,不分主從
 ?。?,CAN節(jié)節(jié)點(diǎn)只需通過(guò)對(duì)報(bào)文的標(biāo)志符進(jìn)行濾波就可以方便的實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn),點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等
  幾種傳送接收方式;
 ?。?,CAN總線采用非破壞總線仲裁技術(shù)。當(dāng)發(fā)生沖突時(shí),優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)退出發(fā)送,而優(yōu)先級(jí)高
  的節(jié)點(diǎn)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(shí)間。尤其是在負(fù)載很重的情況下,也不
  會(huì)出現(xiàn)癱瘓情況(以太網(wǎng)則可能)。
  4,在報(bào)文標(biāo)識(shí)符上,CAN上的節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級(jí),可滿足不同的實(shí)時(shí)要求,優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)
  最多可在134us內(nèi)得到傳輸;
 ?。?,CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM(速率在5kbps以下),通信速率最高可達(dá)1Mbps,
 ?。ù藭r(shí)通信距離最長(zhǎng)為40m);
 ?。叮茫粒紊系墓?jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路,目前可達(dá)110個(gè);
 ?。?,報(bào)文采用短幀結(jié)構(gòu),傳輸時(shí)間短,受干擾概率低,保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低;
 ?。?,CAN的每幀信息都在CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施,具有極好的檢錯(cuò)效果;
 ?。梗茫粒蔚耐ㄐ沤橘|(zhì)為雙絞線、同軸電纜或光纖,選擇靈活;
 ?。保?,CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響;
 ?。保保茫粒慰偩€具有較高的性價(jià)比。
  四,can總線的系統(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(lái)自微控制器的數(shù)據(jù),并處理發(fā)送給收發(fā)器,同時(shí),也接收來(lái)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(dòng)
  四,can總線的的通信協(xié)議
 ?。ㄒ唬W(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)
  可分為三個(gè)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(hào)的傳輸過(guò)程中的電氣特性(如傳輸方式及傳輸介質(zhì))及信號(hào)特性;
  傳送層:幀組織,總線仲裁,錯(cuò)誤檢測(cè)等;
  目標(biāo)層:信息識(shí)別,為應(yīng)用層提供接口;

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/331038.htm

  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(shí),總線的狀態(tài)就是弱位(邏輯1);
  2.當(dāng)總線上有強(qiáng)位出現(xiàn)時(shí),弱位信號(hào)讓位于強(qiáng)位信號(hào),即總線上顯示強(qiáng)位信號(hào)(邏輯0);
 ?。ㄈ?,幀類型
  1. 數(shù)據(jù)幀:傳送數(shù)據(jù),攜帶數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn),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(gè)強(qiáng)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(gè)CAN控制器同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),在仲裁域要進(jìn)行面向位的
  沖突仲裁。對(duì)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(jí),其發(fā)送的順序?yàn)镮D28~ID18
 ?。ㄗⅲ焊?位不允許均為弱的現(xiàn)象);對(duì)于擴(kuò)展格式,仲裁域由11位的基本ID(ID28~ID18)和18位
  的擴(kuò)展ID(ID17~ID0)組成,格式與標(biāo)準(zhǔn)格式略有不同,詳見書P25。RTR為:遠(yuǎn)地請(qǐng)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(diǎn)想請(qǐng)求某節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),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(diǎn)地址,同時(shí)置RTR位為高。如果尋址節(jié)點(diǎn)立即發(fā)送數(shù)據(jù),則使用相同的標(biāo)
  志符,總線不會(huì)產(chǎn)生沖突,因?yàn)榇藭r(shí)數(shù)據(jù)幀的RTR位為低(數(shù)據(jù)強(qiáng)位)。在擴(kuò)展幀里SRR位取代了RTR
  位。
  控制域:由6個(gè)位組成,包括2個(gè)保留位(IDE,ro)用于CAN協(xié)議擴(kuò)展,4位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼,允許數(shù)據(jù)的
  長(zhǎng)度值為0~8。
  數(shù)據(jù)域:發(fā)送緩沖區(qū)按照長(zhǎng)度碼指示的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度進(jìn)行發(fā)送,接收的數(shù)據(jù)同樣如此,第一個(gè)字節(jié)的最高有
  效位第一個(gè)被發(fā)送/接收。
  循環(huán)冗余校驗(yàn)域(CRC):由CRC序列位(15位)和一個(gè)CRC邊界符(1個(gè)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(yàn)方式,因?yàn)椋哼@種CRC碼對(duì)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(bào)文時(shí),接收器就會(huì)在應(yīng)答間隙期間(發(fā)送ACK信號(hào))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(diǎn)一直監(jiān)測(cè)總線信號(hào)以確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)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(gè)弱
  位,有此可見,應(yīng)答空隙兩邊有兩個(gè)弱位:CRC分界位和應(yīng)答分界位。
  幀結(jié)束域:每一個(gè)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。


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