CAN總線原理與技術(shù)應(yīng)用

1、CAN總線原理與技術(shù)應(yīng)用總線原理與技術(shù)應(yīng)用主講人：王暢主講人：王暢第一章：緒論第一章：緒論1、總線、現(xiàn)場總線和車用總線的關(guān)系2、CAN總線的起源3、CAN總線的特點及優(yōu)勢1、總線、現(xiàn)場總線和車用總線的關(guān)系、總線、現(xiàn)場總線和車用總線的關(guān)系什么是總線？什么是現(xiàn)場總線？什么是車載總線？什么是總線？什么是現(xiàn)場總線？什么是車載總線？ 所謂總線所謂總線（BUS）是指利用分時復(fù)用的方式，將信息以一個或多個源部件傳送到一個或多個目標(biāo)部件的一組傳輸線。 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線（FILEDBUS）適用于過程自動化和制造自動化最底層的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。 車用總線車用總線 是

2、指用于車載網(wǎng)絡(luò)中底層的車用設(shè)備或儀表互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)，是車用網(wǎng)絡(luò)與車載設(shè)備控制系統(tǒng)的集成，車用總線車用總線車用總線是指汽車內(nèi)部導(dǎo)線采用總線控制的一種技術(shù)，通常叫汽車總線或汽車總線技術(shù)。 目前，絕大多數(shù)車用總線都被SAE（美國汽車工程師協(xié)會）下屬的汽車網(wǎng)絡(luò)委員會按照協(xié)議特性分為A、B、C、D四類。車用總線車用總線A類總線：類總線：面向傳感器或執(zhí)行器管理的低速網(wǎng)絡(luò)，它的位傳輸速率通常小于 20KB/S。以LIN（Local Interconnect Network 本地互聯(lián)網(wǎng)）規(guī)范最有前途。其由摩托羅拉（Motorola）與奧迪（Audi）等知名企業(yè)聯(lián)手推出的一種新型低成本的開放式串行通訊協(xié)議，主要

3、用于車內(nèi)分布式電控系統(tǒng)，尤其是面向智能傳感器或執(zhí)行器的數(shù)字化通訊場合。B類總線：類總線：面向獨立控制模塊間信息共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速一般在10125 KB/S之間。以CAN（Controller Area Network 控制器局域網(wǎng)絡(luò)）最為著名。CAN網(wǎng)絡(luò)最初是BOSCH公司為歐洲汽車市場所開發(fā)的,只用于汽車內(nèi)部測量和執(zhí)行部件間的數(shù)據(jù)通訊,逐漸的發(fā)展完善技術(shù)和功能,1993年ISO正式頒布了道路交通運輸工具一數(shù)字信息交換一高速通訊控制器局域網(wǎng)(CAN)國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898-1)，近幾年低速容錯CAN的標(biāo)準(zhǔn)ISO 11519-2 也開始在歐洲的一些車型中得到廣泛的應(yīng)用。B類總線主要應(yīng)用于車

4、身電子的舒適型模塊和顯示儀表等設(shè)備中。車用總線車用總線C類總線：類總線：面向閉環(huán)實時控制的多路傳輸高速網(wǎng)絡(luò)，位速率多在125KB/S 1MB/S 之間。主要用于車上動力系統(tǒng)中對通訊的實時性要求比較高的場合，主要服務(wù)于動力傳遞系統(tǒng)。在歐洲，汽車廠商大多使用“高速CAN”作為C類總線，它實際上就是ISO 11898-1 中位速率高于125KB/S的那部分標(biāo)準(zhǔn)。美國則在卡車極其拖車、課程、建筑機(jī)械和農(nóng)業(yè)動力設(shè)備中大量使用專門的通訊協(xié)議 SAEJ1939。D類總線：類總線：面向多媒體設(shè)備、高速數(shù)據(jù)流傳輸?shù)母咝阅芫W(wǎng)絡(luò)，位速率一般在 2MB/S 以上，主要用于CD等播放機(jī)和液晶顯示設(shè)備。近期才被采納入SA

5、E對總線的分類范疇之中。其帶寬范疇相當(dāng)大，用到的傳輸介質(zhì)也有好幾種。車用總線車用總線2、CAN總線的起源總線的起源 現(xiàn)代社會對汽車的要求不斷提高，這些要求包括：極高的主動安全性和被動安全性；乘坐的舒適性；駕駛與使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。 在汽車設(shè)計中運用微處理器及其電控技術(shù)是滿足這些要求的最好方法，而且已經(jīng)得到了廣泛的運用。目前這些系統(tǒng)有：ABS（防抱系統(tǒng)）、EBD（制動力分配系統(tǒng)）、EMS（發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)）、多功能數(shù)字化儀表、主動懸架、導(dǎo)航系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、自動空調(diào)和自動CD 機(jī)等。CAN總線的起源總線的起源汽車發(fā)展的同時也帶來了諸多的問題：（1）汽車電子技術(shù)的發(fā)展

6、汽車上電子裝置越來越多汽車的整體布置空間縮小 （2）傳統(tǒng)電器設(shè)備多為點到點通信導(dǎo)致了龐大的線束 （3）大量的連接器導(dǎo)致可靠性降低。粗大的線束與汽車中有限的可用空間之間的矛盾越 來越尖銳，電纜的體積、可靠性和重量成為越來越突出的問題，而且也成為汽車輕量化和進(jìn)一步電子化的最大障礙，汽車的制造和安裝也變得非常困難。（4）存在冗余的傳感器。CAN總線的起源總線的起源Vo l v o 汽車近三十年來線束增長的情況CAN總線的起源總線的起源于是人們就想通過總線將汽車上的各種電子裝置與設(shè)備連成一個網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)相互之間的信息共享，既減少了線束，又可更好地控制和協(xié)調(diào)汽車的各個系統(tǒng)，使汽車性能達(dá)到最佳。這樣CAN總

7、線就順其自然產(chǎn)生了。CAN總線的起源總線的起源3、CAN總線的特點及優(yōu)勢總線的特點及優(yōu)勢對比下面兩張圖，就能很清晰的明白采用CAN總線的優(yōu)勢。CAN總線的優(yōu)勢總線的優(yōu)勢用線少、重量輕、空間小、接口簡單、維修診斷方便等。1、實時性2、所傳遞的過程數(shù)據(jù)較簡單（每個幀最多含8個字節(jié)的數(shù)據(jù)）總線長度：40m至1km3、傳輸速率：最大1Mbd(總線長度為40m)，5Kbd(總線長度至1km)4、節(jié)點數(shù)：最多200個CAN節(jié)點，每個節(jié)點上可連有多個傳感器和執(zhí)行元件5、傳輸媒介：雙絞線6、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型7、通過多種錯誤檢測機(jī)制，保證較高的傳輸安全性8、總線訪問方式：多主結(jié)構(gòu)/CSMA/CA9、與別的網(wǎng)絡(luò)不

8、同，CAN-Bus上的工作站沒有具體的地址，而是通過標(biāo)識符確定各自的身份，同時標(biāo)識符還決定了各工作站的優(yōu)先級CAN總線的特點總線的特點第二章：第二章：CAN基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識1、 CAN總線的基本工作原理2、 CAN-總線上的控制單元及其信息傳遞3、 CAN-數(shù)據(jù)傳輸線及總線上的信號電平1、 CAN總線的基本工作原理總線的基本工作原理CAN總線的基本工作原理總線的基本工作原理Controller控制器控制器Area局域局域Network網(wǎng)網(wǎng) CAN CANCAN 是一種世界標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊協(xié)議，為數(shù)據(jù)高速公路確定統(tǒng)一的“交通”規(guī)則。跟其他總線一樣，CAN總線的通信也是通過一種類似于“會議”的機(jī)制實

9、現(xiàn)的，只不過會議的過程并不是由一方（節(jié)點）主導(dǎo)，而是，每一個會議參加人員都可以自由的提出會議議題（多主通信模式），二者對應(yīng)關(guān)系如下：CAN總線的基本工作原理總線的基本工作原理仲裁發(fā)言順序報文會議議題ID參會人員身份節(jié)點參會人員局域網(wǎng)會議1、多個控制單元以并聯(lián)方式經(jīng)收發(fā)器與總線連接。2、每個控制單元都有權(quán)向總線發(fā)送信息（多主處理器結(jié)構(gòu)）。3、同一時刻只有一個控制單元向總線發(fā)送信息。其它的控制單元接收信息，其中一些控制單元對這些數(shù)據(jù)感興趣并采用這些數(shù)據(jù)，而另一些控制單元則可能不理會這些數(shù)據(jù)。CAN總線的基本工作原理總線的基本工作原理CAN總線的基本工作原理總線的基本工作原理2、CAN-總線上的控制

10、單元總線上的控制單元及其信息傳遞及其信息傳遞CAN-Bus部件部件CAN-控制器控制器數(shù)據(jù)傳輸線數(shù)據(jù)傳輸線收發(fā)器收發(fā)器CAN- 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制區(qū)區(qū)CAN控制器控制器：接收由控制單元微處理器芯片傳來的數(shù)據(jù)。CAN控制器對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并將其傳遞給CAN收發(fā)器；同樣CAN控制器也接收收發(fā)器傳來的數(shù)據(jù)，處理后傳遞給控制單元微處理器。 CAN收發(fā)器收發(fā)器：具有接收和發(fā)送的功能。它將CAN控制器傳來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線；同樣也為CAN控制器接收和轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)傳輸線數(shù)據(jù)傳輸線：它是雙向的，對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。這兩條線傳輸相同的數(shù)據(jù)，分別被稱為CAN高線和CAN低線。CAN-Bus各部

11、件功能各部件功能傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)節(jié)點向總線發(fā)送，每次只允許一個控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)，其他節(jié)點根據(jù)需要選擇是否接受總線上的數(shù)據(jù)。CAN-總線中數(shù)據(jù)發(fā)送過程總線中數(shù)據(jù)發(fā)送過程在肯定沒在肯定沒有其它發(fā)有其它發(fā)送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳遞的情況遞的情況下，才允下，才允許控制單許控制單元發(fā)送數(shù)元發(fā)送數(shù)據(jù)。據(jù)。CAN-總線中數(shù)據(jù)發(fā)送過程總線中數(shù)據(jù)發(fā)送過程3、 CAN-數(shù)據(jù)傳輸線及數(shù)據(jù)傳輸線及總線上的信號電平總線上的信號電平為了減少干擾， CAN-Bus的傳輸線采用雙絞線，其絞距為20mm，截面積為0.35mm2或0.5mm2，稱這兩根線為CAN-高線 (CAN- H ）和CAN-低線 (CAN- L ）CAN-數(shù)據(jù)數(shù)

12、據(jù)傳輸線傳輸線雙絞線雙絞線導(dǎo)線顏色導(dǎo)線顏色驅(qū)動系驅(qū)動系-CANCAN-高線 = 橙/黑CAN-低線 = 橙/棕舒適系舒適系-CANCAN-高線 = 橙/綠CAN-低線 = 橙/棕信息信息/娛樂系娛樂系-CANCAN-高線 = 橙/紫CAN-低線 = 橙/棕組合儀表組合儀表-CANCAN-高線 = 橙/藍(lán)CAN-低線 = 橙/棕診斷診斷-CANCAN-高線 = 橙/紅CAN-低線 = 橙/棕CAN2.0A/B標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：總線空閑時，CAN_H和CAN_L上的電壓為2.5V在數(shù)據(jù)傳輸時： 顯性電平（邏輯 0）：CAN_H 3.5V CAN_L 1.5V 隱性電平（邏輯 1）：CAN_H 2.5V C

13、AN_L 2.5V總線上的信號電平總線上的信號電平從雙線信號中獲得信號電平從雙線信號中獲得信號電平通過壓差保持不變來確?？垢蓴_性CAN-總線抗干擾措施總線抗干擾措施第三章：第三章：CAN技術(shù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范1、幀類型2、位仲裁機(jī)制3、報文濾波4、波特率設(shè)置5、位同步1、幀類型、幀類型報文傳輸格式按功能分可以具體分為以下四種：數(shù)據(jù)幀（數(shù)據(jù)幀（Data Frame）：）：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器。遠(yuǎn)程幀（遠(yuǎn)程幀（Remote Frame）：）：總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀。錯誤幀（錯誤幀（Error Frame）：）：任何單元檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀。過載幀（過載幀（Ov

14、erload Frame）：）：過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時。幀類型幀類型數(shù)據(jù)幀由 7 個不同的區(qū)域組成：幀起始（Start of Frame）、仲裁區(qū)域（Arbitration Field）、控制區(qū)域（Control Field）、數(shù)據(jù)區(qū)域（Data Field）、CRC 區(qū)域（CRC Field）、應(yīng)答區(qū)域（ACK Field）、幀結(jié)尾（End of Frame）。 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀 （1）幀起始它標(biāo)志數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的起始，由一個單獨的“顯性”位組成。只在總線空閑時，才允許節(jié)點發(fā)送信號。所有節(jié)點必須同步于首先開始發(fā)送信息的節(jié)點的幀起始前沿。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀（2）

15、仲裁區(qū)域仲裁區(qū)域包括識別符（ID）和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（RTR）。標(biāo)示符（ID）：標(biāo)示符的長度為 11 位或 29 位。含有11位標(biāo)示符的幀稱為標(biāo)準(zhǔn)幀（標(biāo)準(zhǔn)幀（CAN2.0A）；含有29位標(biāo)示符的幀稱為擴(kuò)展幀（擴(kuò)展幀（CAN2.0B）。 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀標(biāo)準(zhǔn)幀（CAN2.0A）數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀擴(kuò)展幀（CAN2.0B） 標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀的不同還來自于對標(biāo)識符擴(kuò)展（IDE）位的使用，當(dāng)其位于 RTR位之后且為顯性時，則報文作為標(biāo)準(zhǔn)幀來發(fā)送，而當(dāng)其位于 RTR 位之前且為隱性時則報文作為擴(kuò)展幀來發(fā)送。 通常為：標(biāo)準(zhǔn)幀的報文總是比擴(kuò)展幀的報文優(yōu)先級高。支持?jǐn)U展幀格式的 CAN 控制器（CAN Contr

16、oller）同樣也能發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)幀，當(dāng)僅僅支持標(biāo)準(zhǔn)幀的 CAN 控制器被用在網(wǎng)絡(luò)上時，則只有標(biāo)準(zhǔn)幀能在整個網(wǎng)絡(luò)上傳送，擴(kuò)展幀將不能被識別，但是會被當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)幀處理。 RTR 位：該位在數(shù)據(jù)幀里必須為“顯性”，而在遠(yuǎn)程幀里必須為“隱性”。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀（3）控制區(qū)域控制區(qū)域由 6 位組成，包括數(shù)據(jù)長度代碼和兩個將來作為擴(kuò)展用的保留位。所發(fā)送的保留位必須為“顯性”。接收器接收所有由“顯性”和“隱性”組合在一起的位。數(shù)據(jù)長度代碼（DLC）：數(shù)據(jù)長度代碼指示了數(shù)據(jù)場中字節(jié)數(shù)量。數(shù)據(jù)長度代碼由4 位構(gòu)成，數(shù)據(jù)幀允許數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目范圍為 0 到 8。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)長度代碼DLC確定數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)目數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀

17、000181110701106101050010411003010021000100000DLC0DLC1DLC2DLC3DLC數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目（4）數(shù)據(jù)區(qū)域數(shù)據(jù)區(qū)域由數(shù)據(jù)幀中的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為 08 個字節(jié)，每字節(jié)包含了 8個位，首先發(fā)送最高有效位 。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀（5）CRC 區(qū)域CRC 區(qū)域包括 CRC 序列（CRC SEQUENCE），其后是 CRC 界定符（CRC DELIMITER）。CRC 序列：由循環(huán)冗余碼求得的幀檢查序列最適用于位數(shù)低于 127 位BCH 碼的幀。為進(jìn)行 CRC 計算，被除的多項式系數(shù)由無填充位流給定，組成這些位流的成分是：幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場（假如

18、有），而 15 個最低位的系數(shù)是 0。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀將此多項式被下面的多項式發(fā)生器除（其系數(shù)以 2 為模）：X15+X14+X10+X8+X7+X4+X3+1這個多項式除法的余數(shù)就是發(fā)送到總線上的 CRC 序列（CRC SEQUENCE）。為了實現(xiàn)這個功能，可以使用 15 位的位移寄存器 CRC_RG（14:0）。如果用 NXTBIT 標(biāo)記指示位流的下一位，它由從幀的起始到數(shù)據(jù)區(qū)域末尾都由無填充的位序列給定。在傳送或接收完數(shù)據(jù)區(qū)域的最后一位以后，CRC_RG 包含有 CRC 序列。CRC 序列之后是 CRC 界定符，它包含一個單獨的“隱性”位 。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀（6）應(yīng)答區(qū)域應(yīng)答區(qū)域長度為 2 個位

19、，包含應(yīng)答間隙（ACK SLOT）和應(yīng)答界定符（ACK DELIMITER）。在應(yīng)答場里，發(fā)送節(jié)點發(fā)送兩個“隱性”位。當(dāng)接收器正確地接收到有效的報文，接收器就會在應(yīng)答間隙（ACK SLOT）期間（發(fā)送 ACK 信號）向發(fā)送器發(fā)送一“顯性”的位以示應(yīng)答。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀應(yīng)答間隙：所有接收到匹配 CRC 序列（CRC SEQUENCE）的節(jié)點會在應(yīng)答間隙（ACK SLOT）期間用一“顯性”的位寫入發(fā)送器的“隱性”位來作出回答。ACK 界定符：ACK 界定符是 ACK 區(qū)域的第二個位，并且是一個必須為“隱性”的位。因此，應(yīng)答間隙（ACK SLOT）被兩個“隱性”的位所包圍，也就是 CRC 界定符（CRC

20、 DELIMITER）和 ACK 界定符（ACK DELIMITER）。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀（7）幀結(jié)尾每一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀均可由一標(biāo)志序列界定。這個標(biāo)志序列由 7 個“隱性”位組成。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀遠(yuǎn)程幀遠(yuǎn)程幀標(biāo)識符格式與數(shù)據(jù)幀標(biāo)識符格式基本相同，只是不存在數(shù)據(jù)區(qū)域。并且遠(yuǎn)程幀的 RTR 位是“隱性”的。因為它沒有數(shù)據(jù)區(qū)域，所以數(shù)據(jù)長度代碼的數(shù)值是不受制約的（可以標(biāo)注為容許范圍里 0 到 8 的任何數(shù)值），此數(shù)值對應(yīng)于數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長度代碼。 遠(yuǎn)程幀遠(yuǎn)程幀 錯誤幀錯誤幀由兩個不同的區(qū)域組成。第一個區(qū)域用不同節(jié)點提供的錯誤標(biāo)志（ERRORFLAG）疊加而成。第二個區(qū)域是錯誤界定符。 有兩種形式的錯誤標(biāo)志，主

21、動錯誤標(biāo)志（Active error flag）和被動錯誤標(biāo)志（Passive error flag）。 主動錯誤標(biāo)志由 6 個連續(xù)的“顯性”位組成。被動錯誤標(biāo)志由 6 個連續(xù)的“隱性”的位組成，錯誤標(biāo)志的形式破壞了從幀起始到 CRC 界定符的位填充規(guī)則，或者破壞了應(yīng)答區(qū)域的固定形式。所有其他的節(jié)點由此檢測到錯誤條件并與此同時開始發(fā)送錯誤標(biāo)志。錯誤幀錯誤幀過載幀過載幀包括兩個位域：過載標(biāo)志和過載界定符。 有三種過載的情況，這三種情況都會引發(fā)過載標(biāo)志的傳送：1. 接收器的內(nèi)部情況（此接收器對于下一數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀需要有一延時）。2. 在間歇的第一和第二字節(jié)檢測到一個“顯性”位。3. 如果 CAN

22、節(jié)點在錯誤界定符或過載界定符的第 8 位（最后一位）采樣到一個顯性位，節(jié)點會發(fā)送一個過載幀（不是錯誤幀）。錯誤計數(shù)器不會增加。過載幀過載幀2、 CAN總線 位仲裁技術(shù)為什么要總線仲裁？ 要對數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，報文的優(yōu)先級結(jié)合在11位標(biāo)識符中，具有最低二進(jìn)制數(shù)的標(biāo)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。

23、總線讀取中的沖突可通過位仲裁解決。位仲裁技術(shù)位仲裁技術(shù)位仲裁技術(shù)位仲裁技術(shù)我先！我先！腫么辦腫么辦？位仲裁技術(shù)位仲裁技術(shù) 仲裁的機(jī)制確保信息和時間均不會損失。當(dāng)具有相同識別符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)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（顯性），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(jìn)行比較。如果電平相同

24、，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)。位仲裁技術(shù)位仲裁技術(shù)如下：所有標(biāo)識符都有相同的兩位01，直到第3位進(jìn)行比較時，站1的報文被丟掉，因為它的第3位為高，而其它兩個站的報文第3位為低。站2和站3報文的4、5、6位相同，直到第7位時，站3的報文才被丟失。位仲裁技術(shù)位仲裁技術(shù)位仲裁技術(shù)位仲裁技術(shù)優(yōu)點在網(wǎng)絡(luò)最終確定哪一個站的報文被傳送以前，報文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送了。所有未獲得總線讀取權(quán)的站都成為具有最高優(yōu)先權(quán)報文的接收站，并且不會在總線再次空閑前發(fā)送報文。CAN具有較高的效率是因為總線僅僅被那

25、些請求總線懸而未決的站利用，這些請求是根據(jù)報文在整個系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。位仲裁技術(shù)位仲裁技術(shù)缺點由于CAN總線采用的是固定優(yōu)先級，當(dāng)所有的節(jié)點都隨機(jī)的向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，具有低優(yōu)先級的節(jié)點是比具有高優(yōu)先級的節(jié)點具有較大的發(fā)送失敗幾率。每次具有較低優(yōu)先級的節(jié)點都會在總線競爭中失敗，從而導(dǎo)致它一個數(shù)據(jù)都發(fā)不出去，或者發(fā)送的數(shù)據(jù)有較大的延時。3、報文濾波、報文濾波通過濾波節(jié)點可以選擇接收自己需要的數(shù)據(jù)報文濾波報文濾波濾波器的濾波值由標(biāo)識符驗收控制寄存器(CANIDAC)和標(biāo)識符掩碼寄存器(CANIDMR0-CANIDMR7)決定。根據(jù)Bosch CAN 2.0A/B 協(xié)議規(guī)范，一共有三中不同的

26、濾波器模式。第一種：32 位可屏蔽標(biāo)識符接收濾波器報文濾波報文濾波第二種：16 位可屏蔽標(biāo)識符接收濾波器報文濾波報文濾波第三種：8 位可屏蔽標(biāo)識符接收濾波器報文濾波報文濾波濾波器使用三組寄存器來提供濾波器配置。首先， CANIDAC 寄存器決定頁配置中的濾波器大小和濾波器數(shù)量；其次，寄存器CANIDMR0/1/2/3 通過把0放在濾波器寄存器中的適當(dāng)位位置來決定將比較的濾波器位；最后，寄存器CANIDAR0/1/2/3 決定CANIDMR0/1/2/3所決定的位的值。例如，當(dāng)濾波器值為：0001 x100 1x0The CANIDMR0/1/2/3 寄存器將被配置為：0000 1000 010

27、因此，所有報文標(biāo)識符位（除位1 和位6）會與 CANIDAR0/1/2/3 寄存器進(jìn)行比較。這些寄存器將配置為：0001 0100 100在這種情況下，位1 和6 設(shè)置為0，但由于它們被忽略，因此效力等同于把它們設(shè)置為1。報文濾波報文濾波從上面的例子可以看出，濾波規(guī)律濾波規(guī)律為：與寄存器CANIDMR中為1的位相對應(yīng)的標(biāo)識符位不用進(jìn)行濾波，若寄存器CANIDMR中的某一位為0，相對應(yīng)標(biāo)示符位要想通過濾波，則標(biāo)示符的此位值必須和寄存器CANIDAR相對應(yīng)位相同。 CANIDMR0/1/2/3為0000 1000 010 CANIDAR0/1/2/3為0001 0100 100則能通過此濾波器的標(biāo)

28、示符有 1、0001 0100 110 2、0001 1100 110 3、0001 0100 100 4、0001 1100 100報文濾波報文濾波4、波特率設(shè)置、波特率設(shè)置波特率（波特率（Baud rate）即調(diào)制速率，指的是信號被調(diào)制以后在單位時間內(nèi)的變化，即單位時間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)。通過對CAN位定時寄存器位定時寄存器CANBIT及CAN波特率預(yù)分頻擴(kuò)展波特率預(yù)分頻擴(kuò)展寄存器寄存器CANBRPE的設(shè)置可以得到需要的CAN通信波特率。波特率設(shè)置波特率設(shè)置在了解波特率之前，先了介紹位時間位時間的概念。位時間位時間是指每一bit傳輸所需要的時間。若通信波特率為250Kbit/s，那么每一

29、個bit的時間就為4s，即位時間為4s。 根據(jù)CAN規(guī)范，位時間被分成4個時間段：同步段、傳播時間段、相位緩沖段1和相位緩沖段2。波特率設(shè)置波特率設(shè)置每個段由具體、可編程數(shù)量的時間份額（time quanta）組成。時間份額是位時間的基本時間單元，它的長度 (tq)由CAN控制器的系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)時鐘( ) 和波特率預(yù)分頻器波特率預(yù)分頻器(BRP)定義： CAN模塊的系統(tǒng)時鐘 是其CAN模塊時鐘 (CAN_CLK)輸入的頻率。波特率設(shè)置波特率設(shè)置canfcanf同步段同步段(Sync_Seg)：是位時間的一部分，在此段內(nèi)期望有一個CAN總線電平邊沿出現(xiàn)；如果邊沿出現(xiàn)在Sync_Seg之外，那么它與

30、Sync_Seg 之間的長度叫做沿相位誤差。 傳播時間段傳播時間段(Prop_Seg)：這部分時間用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的物理延時時間。它是信號在總線上的傳播時間、接收電路延時及總線驅(qū)動器延時的總和的2倍。相位緩沖段相位緩沖段(Phase_Seg1和和 Phase_Seg2)：這些相位緩沖段用于補(bǔ)償跳變沿的相位誤差，可以在重同步時延長或縮短。通過不同的位時間配置可以得到指定的位速率，通過不同的位時間配置可以得到指定的位速率，但是為了CAN網(wǎng)絡(luò)可以正常的工作，必須考慮物理延遲時間和振蕩器的容限。 波特率設(shè)置波特率設(shè)置位定時配置是由位定時配置是由CANBIT寄存器中的寄存器中的2個寄存器字節(jié)來完成個寄存器

31、字節(jié)來完成的的。Prop_Seg與與Phase_Seg1的和（作為的和（作為TSEG1）與）與Phase_Seg2 （作為（作為TSEG2） 組合成組合成1個字節(jié)個字節(jié), 而而 SJW 和和BRP組合成另一個字節(jié)。組合成另一個字節(jié)。也就是總線計時寄存器0 (CANBTR0)和總線計時寄存器1(CANBTR1)。 CANBTR0設(shè)置設(shè)置SJW和和BRP的值：的值：波特率設(shè)置波特率設(shè)置SJW（同步跳轉(zhuǎn)寬度）表示：（同步跳轉(zhuǎn)寬度）表示： 決定重同步會將采樣點移動多遠(yuǎn)，移動距離的上限由用于補(bǔ)償沿相位誤差的相位緩沖段給定。波特率設(shè)置波特率設(shè)置BRP（波特率預(yù)分頻器）：（波特率預(yù)分頻器）：該位確定用來構(gòu)建位計時的時間沖量 （Tq） 時鐘。波特率設(shè)置波特率設(shè)置CANBTR1設(shè)置設(shè)置TSEG和和SAMP的值。的值。波特率設(shè)置波特率設(shè)置SAMP表示采樣的個數(shù)，表示采樣的個數(shù)，0 每位1 個樣本1 每位3 個樣本1如果SAMP = 0，得到的位值等于采樣點上定位的單個位的值。如果SAMP = 1，得到的位值通過在總共三個采樣點上使用多數(shù)規(guī)則來決定。要實現(xiàn)更高比特速率，建議每個位時間只采集一個樣本。波特率設(shè)置波特率設(shè)置TSEG表示：表示：位時間內(nèi)的時間段固定每個位時間的時鐘周期數(shù)和采樣點的位置。值設(shè)置如下：波特率設(shè)置波特率設(shè)置波特率設(shè)置波特率設(shè)置例：設(shè)總線頻率為例：設(shè)總線頻率為32MHz，要使總