CAN總線的總結

1、【轉】CAN總線使用總結一，CAN總線是由德國BOSCH公司提出，目的是為了解決汽車內部硬件信號線的復雜走線二，CAN：controller area area：控制器局域網(wǎng)絡三，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)絡上任一節(jié)均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡上其他節(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志符進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。當發(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

2、。尤其是在負載很重的情況下，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內得到傳輸；，的直接通信距離最遠可達（速率在kbps以下），通信速率最高可達bps，（此時通信距離最長為m）；，上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅動電路，目前可達個；，報文采用短幀結構，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；，的通信介質為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活；，節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，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

3、總線的系統(tǒng)構成及數(shù)據(jù)傳輸原理（一），系統(tǒng)構成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：總線驅動四，CAN總線的的通信協(xié)議（一），網(wǎng)絡層次結構可分為三個層：目標層，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）及信號特性；傳送層：幀組織，總線仲裁，錯誤檢測等；目標層：信息識別，為應用層提供接口；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（即目標層和傳送層）。（二），位表達CAN協(xié)議中有兩種邏輯位表達方式1. 當總線線上發(fā)送的都是弱位時，總線的狀態(tài)就是

4、弱位（邏輯1）；2.當總線上有強位出現(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，結構如下圖(標準格式)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，應答域，幀結束域。起始域：表示數(shù)據(jù)幀或遠程幀的開始，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：由信息標志符及RTR位組成，當多個CAN控制器同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，在仲裁域要進行面向位的沖突仲裁。對于標準格式里，標志符由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（注：高7位不

5、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，格式與標準格式略有不同，詳見書。為：遠地請求發(fā)送位，數(shù)據(jù)幀里為顯性，遠程幀里為隱性。當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)絡上發(fā)送一遠程幀，用標志符指出節(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)，則使用相同的標志符，總線不會產生沖突，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?？刂朴颍河?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)長度進行發(fā)送，接收的數(shù)據(jù)同樣如

6、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。應答域：應答域由發(fā)送方發(fā)送的兩位弱位組成（應答空隙和應答分界位），當接收器正確地接收到有效的報文時，接收器就會在應答間隙期間（發(fā)送信號）向發(fā)送器發(fā)送一顯性位以示應答。因此發(fā)送節(jié)點一直監(jiān)測總線信號以確認網(wǎng)絡中至少有一個節(jié)點正確接收到發(fā)信息。應答分界位是應答域中的第二個弱位，有此可見，應答空隙兩邊有兩個弱位：CRC分界位和應答分界位。幀結束

7、域：每一個數(shù)據(jù)幀或遠程幀一串7位的弱位幀結束域結束。2. 遠程幀：請求數(shù)據(jù)遠程幀由6個域組成：起始域、仲裁域、控制域、CRC域、應答域、幀結束域。遠程幀與數(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志，第二個域為錯誤分界符。錯誤標志：有兩種，一個由6個強位組成的主動錯誤標志；另一個由6個弱位組成的被動錯誤標志，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)出主動錯誤標志，該錯誤標志不滿足位填充規(guī)則，或者是破壞應答域或結束域固定格式，所有其他節(jié)點都檢測到錯誤狀態(tài)，

8、并發(fā)出該錯誤標志。因此，這些從總線上監(jiān)測到的強位串是不同節(jié)點發(fā)出錯誤標志的結果，這一標志最短為6個，最長為12個。被動錯誤標志（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，當錯誤標志發(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)完成錯誤標志的發(fā)送，并開始發(fā)送8個弱位的分界符，之后網(wǎng)絡上的主動錯誤節(jié)點便可同時開始其他的發(fā)送。如果數(shù)據(jù)幀或遠程幀在發(fā)送過程中發(fā)現(xiàn)錯誤后，當前的信息作廢，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)，當連續(xù)多次出現(xiàn)此錯誤時，則相應的節(jié)點變?yōu)楸粍渝e誤節(jié)點。為正確結束錯誤標志，被動態(tài)節(jié)點需要至少3個位周

9、期。4. 過載幀：用于后續(xù)幀的延時過載幀由兩個域組成：過載標志和過載分界。以下情況可以導致過載幀發(fā)送：（1）. 接收未準備好即接收方需要過多的時間處理當前的數(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。過載標志：由6個顯性位組成，與錯誤標志格式相同，當超載標志發(fā)生后，每個節(jié)點監(jiān)測總線狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)線上有弱位后，此時所有節(jié)點已完成超載標志的發(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（infineon）單片機之總線CAN內部硬

10、件結構，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，結束域和CRC校驗數(shù)據(jù)，組成一個完整的數(shù)據(jù)幀和遠程幀，此時位流控制器還在對總線進行監(jiān)測，當發(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，當發(fā)現(xiàn)與傳送的信息不相符時，就會產生一個“最近錯誤”中斷請求。接收：數(shù)據(jù)幀或遠程幀通過總結接口，到CAN節(jié)點，位流控制器對其進行CRC域進行檢測，驗證數(shù)據(jù)的一致性，當檢測到錯誤時，產生一個“最近錯誤”中斷請求，并產生一個錯誤幀，發(fā)送到總線上。對一個無錯誤的幀，位流處理器將

11、它分解成數(shù)據(jù)部分和標識符部分，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，進行中斷處理。二，從上述結構框圖可以看出，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：處理數(shù)據(jù)幀，遠程幀，錯誤幀和過載幀，同時還進行串行數(shù)據(jù)流與輸入/輸出寄存器之間轉換工作（Perform data frame ,remote frame ,error frame and overload,conversion thd

12、 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，由位流處理器產生通過總線的數(shù)據(jù)幀和遠程幀。該的控制器控制產生器，且給新的遠程幀和數(shù)據(jù)幀加上校驗和信息。在加入幀起始位和幀結束域之后，位流處理器開始總線仲裁過程，且當發(fā)現(xiàn)總線空閑時連續(xù)進行幀發(fā)送。進行數(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)送移位寄存器當前送出位的邏輯狀態(tài)之間檢測到失配，產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：通過驗證相關域，確定接收到的幀是否有問題，或有問題，產生一個最近錯誤中斷請求，

13、同時產生一個錯誤幀，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)行遠程幀或數(shù)據(jù)幀處理，中斷產生和狀態(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