6第四課2.4CAN報文的幀結(jié)構(gòu)

1、A；/ C1IIKA Ji HANG INIVtRfilTY2. 4CAN報文的幀結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線技術(shù)2. 4. 1CAN報文的幀格式CAN 2. OA通信協(xié)議規(guī)定了四種不同格式的幀：A數(shù)據(jù)幀-用于傳送數(shù)據(jù)A遠程幀-用于請求數(shù)據(jù)A超載幀-用于擴展幀序列的延遲時間A錯誤幀- -當局部檢測出錯條件后產(chǎn)生一個全局信號出錯幀|=：A'XjteyJIUANG LNIVt««lTYX數(shù)據(jù)楨它由7個不同的位場組成，即幀起始標志位、仲裁場、控制場.數(shù)據(jù)場 CRC檢驗場.ACK應(yīng)答場和幀結(jié)束標志位。數(shù)據(jù)場長度可為0，下圖為CAN2.0A數(shù)據(jù)幀的組成：:數(shù)據(jù)幀|幀間空間 :幀間空間IIII

2、III II超載幀:!t t!：:i仲裁場丨控制場丨數(shù)據(jù)場丨CRC場!幀結(jié)朿；IIIIaIIII|幀起始ACK場CAN2.0B存在兩種不同的幀格式。A具有11位標識符的幀稱為標準幀A具有29位標識符的幀稱為擴展幀現(xiàn)場總線技術(shù)CHINA Ji HANG INIVtRfilTY擴展格式（1） SOF （幀起始標志位）標志著數(shù)據(jù)幀和遠程幀的起始。它以一個比特的顯性位“0” （邏輯0,非電平）出現(xiàn)，只 有在總線處于空閑狀態(tài)時，才允許發(fā)送，這個狀態(tài)結(jié)束總 線空閑狀態(tài)，表明有某個節(jié)點設(shè)備開始發(fā)送消息。并且所有站都必須同步于首先開始發(fā)送的那個站的幀起始前沿。仲裁場的組成幀間空間一1幀起始佛輕控制場WRTR位

3、!(2 )仲裁場(Arbitration Field)由標識符(Identifier)和 遠程發(fā)送請求位(RTR)標志組成。數(shù)據(jù)幀RTR = 0; 遠程幀RTR = 1;CAN2.0A中，標識符的長度為11位，這些位從高位到低位 的順序發(fā)送，最低位IDO 最高7位不能全為隱位?，F(xiàn)場總線技術(shù)：ZA:申働#量冷搐CHINA Ji HANG INIVtRfilTY對于 CAN2.0B4控制場_數(shù)據(jù)場標準格式II控制場；數(shù)據(jù)場11位標識符18位標識符DLC11J八SOFSRR IDERTR Rl RO標準格式 h輕r11位標識符DLC仲裁場SOFRTR Rl RO1、在擴展格式中，替代遠程請求SRR位

4、和RTR位相同2、IDE用來區(qū)分擴展格式or標準格式擴展格式屮IDE屬丁仲裁場；標準格式屮IDE屬丁控制場擴展格式中IDE采用隱性電平；標準格式中IDE采用顯性電控制場的組成控制場包括數(shù)據(jù)長度碼和兩個保留位，這兩個保留位必須發(fā)送顯性位。仲裁場控制場數(shù)據(jù)長度碼（DLC ）為4位，它指出了數(shù)據(jù)場的字節(jié)數(shù)目。1數(shù)據(jù)域或I CRC場|<，保留位'數(shù)據(jù)長度>1IR0DLC3DLC2DLC1R1DLCO現(xiàn)場總線技術(shù)|=：A：/ CHINA JIUANG L'NIVtliaiTY(4)數(shù)據(jù)場由數(shù)據(jù)幀中被發(fā)送的數(shù)據(jù)組成，它包 括08個字節(jié)。:數(shù)據(jù)幀丨幀間空間 卩幀間空間1IIIII

5、III超載幀i仲裁場丨控制場丨數(shù)據(jù)場丨CRC場I幀結(jié)朿；IIIIIIIIII幀起始ACK場(5 ) CRC場包括CRC序歹寸，后隨CRC界定符。=A：申圜廿量滲俺/ CHINA JIUANG L'NIVtliaiTY(6)應(yīng)答場(ACK),包含應(yīng)答間隙(ACK Slot)和應(yīng) 答界定符(ACK Delimiter),如下圖所示:數(shù)據(jù)幀幀間空間III超載幀幀結(jié)朿；幀間空間i仲裁場丨控制場丨數(shù)據(jù)場丨crc場iI幀起始CRC場應(yīng)答域幀結(jié)束1ACK場應(yīng)答界定符應(yīng)答間隙(7)幀結(jié)束：每個數(shù)據(jù)幀和遠程幀均由7個隱性位組成的標 志序列界定?，F(xiàn)場總線技術(shù)遠程幀的組成遠程幀用來請求總線上某個遠程節(jié)點發(fā)送

6、自己想要接收的某 種數(shù)據(jù)，目標節(jié)點收到這個遠程幀后，就盡力響應(yīng)這個遠地 址傳送要求。遠程幀本身沒有數(shù)據(jù)域，除RTR位被設(shè)置為1,其余部分與數(shù) 據(jù)幀完全相同。I遠程幀；幀間空間>幀間空間=全 申園卄量滲險ClllKK JIUANG L SIVtKSlTY出錯楨的組成兩個場組成：A第一個場由來自各站點的錯誤標志疊加得到A第二個場是出錯界定符報文傳輸過程中，檢測到任何一個節(jié)點出錯，即于下一 位發(fā)送錯誤幀，通知發(fā)送端停止發(fā)送。數(shù)據(jù)幀幀間空間錯誤標志1WI或超載幀錯誤界定符錯誤標志疊加<A現(xiàn)場總線技術(shù)I=座冷働卄量滲俺ClilKA JIUANG I NIVtliaiTY超載楨的組成由兩個場組

7、成：超載標志和超載界定符。當某接收因內(nèi)部原因要求緩發(fā)下一個數(shù)據(jù)幀或遠程 幀時，它向總線發(fā)出超載幀。I超載幀1幀結(jié)束或 !幀間空間II超載界足符超載標志1WI或超載幀超載界定符1超載標志疊加現(xiàn)場總線技術(shù)：ZA:申働#量冷槪CHINA Ji HANG INIVtRfilTY5.楨間空間并且多個超載幀數(shù)據(jù)幀和遠程幀，均以稱之為幀間空間的場位分開O幀間空間數(shù)據(jù)幀1»l rfjrlf fqlfqlA|屮貝冋工冋廠111超載幀k:I仲裁場11控制場數(shù)據(jù)場1CRC場11幀結(jié)束：幀起始ACK場超載幀和出錯幀前面沒有幀間空間, 前面也不被幀間空間分隔。2. 4. 2CAN報文的楨格式1.CAN2.0B

8、 標準幀。CAN標準幀信息為11個字節(jié)，包括兩個部分:信息部分：I前3字節(jié)數(shù)據(jù)部分：后8字節(jié)現(xiàn)場總線技術(shù):X：申刖蜀滲縊CHINA Ji HANG INIVtRfilTY76543210字節(jié)1FFRTRXXDLC （數(shù)據(jù)長度）字節(jié)2（報文識別碼）ID.10ID.3字節(jié)3ID.2 ID.0XXXXX字節(jié)4數(shù)據(jù)1字節(jié)5數(shù)據(jù)2字節(jié)6數(shù)據(jù)3字節(jié)7數(shù)據(jù)4字節(jié)8數(shù)據(jù)5字節(jié)9數(shù)據(jù)6字節(jié)10數(shù)據(jù)7字節(jié)11數(shù)據(jù)8FF=1標準，F(xiàn)F = O擴展CAN2. OB標準幀2.CAN2.0B擴展幀CAN擴展幀信息為13B,包括兩部分：信息部分：I 前5字節(jié)數(shù)據(jù)部分：I 后8字節(jié)76543210字節(jié)1FFRTRXXDLC

9、（數(shù)據(jù)長度）字節(jié)2（報文識別碼）ID.28ID.21字節(jié)3ID.20 ID.13字節(jié)4ID. 12 ID.5字節(jié)5ID.4 ID.OXXX字節(jié)6數(shù)據(jù)1字節(jié)7數(shù)據(jù)2字節(jié)8數(shù)據(jù)3字節(jié)9數(shù)據(jù)4字節(jié)10數(shù)據(jù)5字節(jié)11數(shù)據(jù)6字節(jié)12數(shù)據(jù)7字節(jié)13數(shù)據(jù)8FF=1標準，F(xiàn)F = O擴展CAN2. OB擴展楨現(xiàn)場總線技術(shù)A：*<»y «<IXA JIUANG L NIVtR3|TY2. 5位定時與位同步2.5.1位定時和位同步的概念及原理簡述CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達1 Mb/s,通常用石英晶 振作為時鐘發(fā)生器。網(wǎng)絡(luò)中的晶振的頻率不是絕對穩(wěn)定的，溫度、電壓以及器 件的異常

10、都會導(dǎo)致微小的差別。但是只要將其穩(wěn)定在振蕩器容差范圍內(nèi)，總線上的節(jié)點會 通過重同步進行彌補。CHINA Ji HANG INIVtRfilTY圖2. 11位時間的各部分組成位時間同步段傳播時間段相位緩沖段1相位緩沖段2現(xiàn)場總線技術(shù)A：現(xiàn)場總線技術(shù)A：采樣點1個時間份源現(xiàn)場總線技術(shù)：ZA:申働#量冷搐CHINA Ji HANG INIVtRfilTY2. 6CAN的位仲裁技術(shù)CAN總線采用CSMA/CA的通信模式：載波監(jiān)測，多主 掌控/沖突避免允許在總線上的任一設(shè)備有一定的機會取得總線得控制 權(quán)來向外發(fā)送信息。A同時發(fā)送T數(shù)據(jù)沖突T實時檢測T做出仲裁；獲得仲裁 的信息幀不受任何損壞的繼續(xù)傳送?？?/p>

11、線空閑時呈隱性電平,此時任何一個節(jié)點都可以向總線發(fā)送一個顯 性電平 作為一個幀的 開始。如果兩個或兩個以上的節(jié)點同時發(fā)送，產(chǎn)生競爭;CAN比以太網(wǎng)的CSMA/CD有改進每個節(jié)點一邊發(fā)送；一邊監(jiān)聽；發(fā)生沖突；仲裁；最高優(yōu) 先級不受影響繼續(xù)發(fā)送，其余節(jié)點推出。CAM皂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位標志苻中（擴展幀是29位標識符）,如果該節(jié)點發(fā)送一個T"（隱性位），卻在總線上檢測到 “（F （顯性位），此時說明有比它優(yōu)先級更高的節(jié)點在發(fā) 送。這個節(jié)點退出發(fā)送，而變成只聽模式，其它節(jié)點繼續(xù)發(fā)送。圖2. 14 3個CAN信息幀在總線上的競爭情況S 0 F1098765

12、43210RTRControlDataNode 1Node 2Node 3rezessiveBusdominant(D 2O02. CAN m FMgrQtKj仃-T£現(xiàn)場總線技術(shù)=A'弋J土?/ CIIKA JIUANG UNIVERSITY2. 6. 2位仲裁的作用1、載波監(jiān)聽的意思是指：在總線上的每個節(jié)點發(fā)送信息報 文前都必須監(jiān)測到總線上有一段時間的空閑狀態(tài)。2、多主掌握：是指一旦此空閑狀態(tài)被檢測到，那么每個節(jié) 點都有均等的機會來發(fā)送報文，這被稱作多主掌握。3、沖突避免：是指兩個以上的節(jié)點同時發(fā)送時，低優(yōu)先級 的報文暫停發(fā)送，高優(yōu)先級的報文不受影響。顯性位(0) 定會在和隱性位(1)的判別中獲勝，從這個 角度看CAN總線系統(tǒng)就相當于一個大與門?，F(xiàn)場總線技術(shù)雖然有那么多優(yōu)點,當不足:由于采用固定優(yōu)先級：當總線上數(shù)據(jù)量較大時，當所有的節(jié)點都隨機向總線上發(fā)送數(shù) 據(jù)時，具有最低優(yōu)先級的節(jié)點比高優(yōu)先級有更大的失敗幾率。高優(yōu)先級節(jié)點足夠高頻率向總線發(fā)送時，最壞情況下，低優(yōu)先 級節(jié)點每次總線競爭都失敗，從