CAN總線分析儀waveBPS+Pico產(chǎn)品詳解

1、CAN總線分析儀waveBPS+Pico 在具體的工作中,某些工程師可能需要了解物理層信號的運行情況，但一般的CAN，LIN或FlexRay等 上層軟件分析工具都不能提供足夠的關(guān)于物理層運行狀態(tài)的信息。 基于此種情況，英特佩斯推出了產(chǎn)品WaveBPS,一種用于采集和分析FlexRay, CAN UART(J1708,K-Line, SCI, GM CGI), J1850, SPI, I2C 或LIN總線物理層波形的高級分析工具。除了一般的監(jiān)控功能外，WaveBPS可以快速捕捉偶然的或間歇性的錯誤，如：跟蹤由于突發(fā)事件引起的CAN錯誤幀或檢查LIN工具在軟件運行時是否存在timing錯誤。 優(yōu)點

2、* 攜帶方便，接入設(shè)備或車載簡單 * 自動測量功能可以快速發(fā)現(xiàn)節(jié)點正在發(fā)生的總線協(xié) 議錯誤，可以為您節(jié)省時間和提高工作效率 * 自動測量ECU的物理性能以提高生產(chǎn)效率 * 提供觀察ECU間報文交互的便捷方式，幫助提高對協(xié) 議的認(rèn)識 * 節(jié)省檢查周期性報文錯誤的時間 * 可以設(shè)置微秒級精度的基于腳本的觸發(fā)模式 * 節(jié)省搜尋協(xié)議物理層數(shù)據(jù)錯誤的時間 * 可以快速學(xué)習(xí)協(xié)議的實現(xiàn)細(xì)節(jié)以最大化工作效率 規(guī)格* TCP/IP 服務(wù)器Text API提供Windows客戶端和Vehicle Spy Function Blocks之間的遠(yuǎn)程控制應(yīng)用 * 開放的DLL導(dǎo)入機制允許從任何數(shù)據(jù)源導(dǎo)入波形 * 可以導(dǎo)

3、出整個或部分模擬波形，并以二進(jìn)制或CSV文件格式保存 * 可以導(dǎo)出被Vehicle Spy 緩存區(qū)支持的數(shù)據(jù)格式 * 可以在軟件中修改波形以創(chuàng)建錯誤，并使用任意的波形發(fā)生器進(jìn)行錯誤測試 * 導(dǎo)入或?qū)С鯳aveBPS XML配置文件 * 節(jié)點分析可以為所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點準(zhǔn)備統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)以用于解碼器和自動測量 * 采集模式包括單，多和過濾采集 * 自動采集模式實時保存與過濾條件相匹配的數(shù)據(jù) * 回放波形文件時可以使用過濾功能 * 指針模式允許測量: 秒時間差, 位時間差，電壓差，絕對電壓，總線利用率 * 高效的指針可以靈活控制以測量長時間波形 * 基于位速率或可編程事件速率的波形自動滾動顯示 * 基于

4、任何自動測量的搜索，瀏覽，過濾功能 * 強大的外部旋鈕鼠標(biāo)操作波形的功能 * 與其它WaveBPS用戶分享經(jīng)過加密的波形 硬件支持* 支持 PicoScope 5000 系列示波器，具有可編程的采樣率和采集深度，示波器探頭，觸發(fā)，CAN錯誤幀觸發(fā)，外部觸發(fā)模式和預(yù)置觸發(fā) * 支持 neoVI FIRE 和 ValueCAN3設(shè)置高層協(xié)議觸發(fā) * 支持 3D 6軸旋鈕解碼規(guī)格* 所有的自動測量都包含波形被采集的時刻，點擊拖動可以縮放測量時間刻度 * 自動測量各種事件: 起始時間，時間寬度，幀間間隔，錯誤次數(shù)統(tǒng)計，警告次 數(shù)統(tǒng)計，報文ID，節(jié)點名 * Vehicle Spy 數(shù)據(jù)庫支持，包括：UE

5、F, DBC, LDF,FIBEX等 * 用戶指定波特率和判決門限 * Decoder Templates 窗口支持用戶對各種解碼器進(jìn)行自定義操作和命名 * 支持多通道的數(shù)學(xué)運算，如：A-B, A+B CAN解碼器* 自動測量每條報文: 遠(yuǎn)程發(fā)送請求, CAN ID擴展位，保留位0， 保留位1， 單線CAN高電壓喚醒報文，單線CAN高電壓應(yīng)答位，單線 CAN高速模式比特率， CAN 擴展幀遠(yuǎn)程請求，報文長度，CRC分隔符，應(yīng)答位，應(yīng)答位分隔符，CRC， 填充位統(tǒng)計，CAN數(shù)據(jù)段，CAN比特率誤差，最小幀電壓，最大幀電壓，CAN應(yīng)答時間，CAN應(yīng)答位寬度，數(shù)據(jù)段和報文長度時間比 * 每條報文的E

6、rror & Warning 偵測: SRR = 0 Error, RB0 = 1 Error, DLC > 8 Error, Invalid CRC Error, CRC Del = 0 Form Error, Ack Error, ACK Del = 0 Form Error, EOF = 0 Form Error, IFS = 0 Form Error, RB1 = 1 Error, RB0 = 1 Error, 比特誤差Error, 高電壓喚醒應(yīng)答位警告, 幀局部解碼警告，錯誤幀 * 自動測量整個波形: 幀計數(shù), 錯誤技數(shù), 空閑總線平均電壓，幀最大電壓，幀 最小電壓，總

7、線負(fù)載率 * GMW3110 單線 CAN 高速模式跳變解碼 * 單線CAN 高電壓門限設(shè)置 * 用戶可設(shè)置比特誤差和采樣點 * 確保按照 GMW14241 - GMLAN 測試標(biāo)準(zhǔn)測量比特誤差 LIN解碼器* 自動測量每條報文: 遠(yuǎn)程發(fā)送請求, CAN ID擴展位，保留位0， 保留位1， 單線CAN高電壓喚醒報文，單線CAN高電壓應(yīng)答位，單線 CAN高速模式比特率， CAN 擴展幀遠(yuǎn)程請求，報文長度，CRC分隔符，應(yīng)答位，應(yīng)答位分隔符，CRC， 填充位統(tǒng)計，CAN數(shù)據(jù)段，CAN比特率誤差，最小幀電壓，最大幀電壓，CAN 應(yīng)答時間，CAN應(yīng)答位寬度，數(shù)據(jù)段和報文長度時間比 * 每條報文的Err

8、or & Warning 偵測: SRR = 0 Error, RB0 = 1 Error, DLC > 8 Error, Invalid CRC Error, CRC Del = 0 Form Error, Ack Error, ACK Del = 0 Form Error, EOF = 0 Form Error, IFS = 0 Form Error, RB1 = 1 Error, RB0 = 1 Error, 比特誤差Error, 高電壓喚醒應(yīng)答位警告, 幀局部解碼警告，錯誤幀 * 自動測量整個波形: 幀計數(shù), 錯誤技數(shù), 空閑總線平均電壓，幀最大電壓，幀 最小電壓，總線負(fù)

9、載率 * GMW3110 單線 CAN 高速模式跳變解碼 * 單線CAN 高電壓門限設(shè)置 * 用戶可設(shè)置比特誤差和采樣點 * 確保按照 GMW14241 - GMLAN 測試標(biāo)準(zhǔn)測量比特誤差 FlexRay解碼器* 自動測量每條報文: 保留位, 負(fù)載段前言指示，零幀指示，同步幀指示，起始幀指示， FlexRay 通道，頭部CRC，周期計數(shù)，CRC， FlexRay幀間間隔長度，動態(tài)幀，數(shù)據(jù)長度，數(shù)據(jù)段 * 每條報文的Error & Warning偵測: 頭部CRC錯誤, CRC錯誤,幀局部解碼警告 * 自動測量整個波形: 幀計數(shù), 錯誤計數(shù) * A-B通道自動選擇或自設(shè)定通道檢測CAN

10、總線基本概念CAN 是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。在當(dāng)前的汽車產(chǎn)業(yè)中，出于對安全性、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。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對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”、“通過多個LAN，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，1986 年德國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ISO11898 及ISO11519 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 現(xiàn)在，C

11、AN 的高性能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術(shù)支持。 CAN總線優(yōu)勢CAN屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。較之目前許多RS-485基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)而言，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性： 網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強首先，CAN控制器工作于多種方式，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)（取決于報文標(biāo)識符）采用無損結(jié)構(gòu)的逐

12、位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且CAN協(xié)議廢除了站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。而利用RS-485只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通信方式也只能以主站輪詢的方式進(jìn)行，系統(tǒng)的實時性、可靠性較差； 縮短了開發(fā)周期CAN總線通過CAN收發(fā)器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會在出現(xiàn)在RS-485網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)象，即當(dāng)系統(tǒng)有錯誤，出現(xiàn)多

13、節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點的現(xiàn)象。而且CAN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，從而保證不會出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中，因個別節(jié)點出現(xiàn)問題，使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。而且，CAN具有的完善的通信協(xié)議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，這些是僅有電氣協(xié)議的RS-485所無法比擬的。 已形成國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線另外，與其它現(xiàn)場總線比較而言，CAN總線是具有通信速率高、容易實現(xiàn)、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線。這些也是目前 CAN總線應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，具有強勁的市場競爭力的重

14、要原因。 最有前途的現(xiàn)場總線之一CAN 即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，屬于工業(yè)現(xiàn)場總線的范疇。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、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設(shè)計，CAN總線越來越受到人們的重視。它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用是最廣泛的，世界上一些著名的汽車制造廠商，如BENZ（奔馳）、BMW（寶馬）、PORSCHE（保時捷）、ROLLS-ROYCE（勞斯萊斯）和JAGUAR（美洲豹）等都采用了CAN總線來實現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。同時，由于CAN總線本身的特點，其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè)，而向自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機

15、械、農(nóng)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。CAN已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn)，并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。其典型的應(yīng)用協(xié)議有：SAE J1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA 2000等。 產(chǎn)生與發(fā)展控制器局部網(wǎng)（CANCONTROLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機局部網(wǎng)，由于其高性能、高可靠性、實時性等優(yōu)點現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門?？刂破骶植烤W(wǎng)將在中國迅速普及推廣。 隨著計算機硬件、軟件技術(shù)及集成電路技

16、術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計算機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一個分支，并取得了巨大進(jìn)步。由于對系統(tǒng)可靠性和靈活性的高要求，工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要表現(xiàn)為：控制面向多元化，系統(tǒng)面向分散化，即負(fù)載分散、功能分散、危險分散和地域分散。 分散式工業(yè)控制系統(tǒng)就是為適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來的。這類系統(tǒng)是以微型機為核心，將 5C技術(shù)-COMPUTER（計算機技術(shù)）、CONTROL（自動控制技術(shù)）、COMMUNICATION（通信技術(shù)）、CRT（顯示技術(shù)）和 CHANGE（轉(zhuǎn)換技術(shù)）緊密結(jié)合的產(chǎn)物。它在適應(yīng)范圍、可擴展性、可維護(hù)性以及抗故障能力等方面，較之分散型儀表控制系統(tǒng)和集中型計算機控制系統(tǒng)都具有明顯的優(yōu)越

17、性。 典型的分散式控制系統(tǒng)由現(xiàn)場設(shè)備、接口與計算設(shè)備以及通信設(shè)備組成?，F(xiàn)場總線（FIELDBUS）能同時滿足過程控制和制造業(yè)自動化的需要，因而現(xiàn)場總線已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域中最為活躍的一個領(lǐng)域?，F(xiàn)場總線的研究與應(yīng)用已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域的熱點。盡管目前對現(xiàn)場總線的研究尚未能提出一個完善的標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)場總線的高性能價格必將吸引眾多工業(yè)控制系統(tǒng)采用。同時，正由于現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，也使得現(xiàn)場總線的應(yīng)用得以不拘一格地發(fā)揮，并將為現(xiàn)場總線的完善提供更加豐富的依據(jù)?？刂破骶植烤W(wǎng) CAN（CONTROLLER AERANETWORK）正是在這種背景下應(yīng)運而生的。 由于CAN為愈來愈多不同領(lǐng)域采用和推廣，

18、導(dǎo)致要求各種應(yīng)用領(lǐng)域通信報文的標(biāo)準(zhǔn)化。為此，1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制訂并發(fā)布了 CAN技術(shù)規(guī)范（VERSION 2.0）。該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分。2.0A給出了曾在CAN技術(shù)規(guī)范版本1.2中定義的CAN報文格式，能提供11位地址；而2.0B給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴展的兩種報文格式，提供29位地址。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運載工具-數(shù)字信息交換-高速通信控制器局部網(wǎng)（CAN）國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898），為控制器局部網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化推廣鋪平了道路。 CAN總線特點CAN總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀

19、器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率可達(dá)1MBPS。 完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。 使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制CAN協(xié)議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。采用這種方法的優(yōu)點可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識碼可由11位或29位二進(jìn)制數(shù)組成，因此可以定義2或2個以上不同的數(shù)據(jù)塊，這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式，還可使不同的節(jié)點

20、同時接收到相同的數(shù)據(jù)，這一點在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。數(shù)據(jù)段長度最多為8個字節(jié)，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求。同時，8個字節(jié)不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗并可提供相應(yīng)的錯誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設(shè)計，特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來越受到工業(yè)界的重視，并已公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。 可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信CAN總線采用了多主競爭式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息而

21、不分主次，因此可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信。CAN總線協(xié)議已被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證，技術(shù)比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性價比高，特別適用于分布式測控系統(tǒng)之間的數(shù)通訊。CAN總線插卡可以任意插在PC AT XT兼容機上，方便地構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)。 結(jié)構(gòu)簡單只有2根線與外部相連，并且內(nèi)部集成了錯誤探測和管理模塊。 CAN總線技術(shù)介紹位仲裁要對數(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。實時處理通過網(wǎng)絡(luò)交換的緊急數(shù)據(jù)有較大的不同。一個快速變化的物理量，如汽車引擎負(fù)載，將比類似汽車引擎溫度這樣相對變化較慢的物理量更頻

22、繁地傳送數(shù)據(jù)并要求更短的延時。 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。總線讀取中的沖突可通過位仲裁解決。如圖2所示，當(dāng)幾個站同時發(fā)送報文時，站1的報文標(biāo)識符為011111；站2的報文標(biāo)識符為0100110；站3的報文標(biāo)識符為0100111。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。注意，總線中的信號持續(xù)跟蹤最后獲得總線讀取權(quán)的站的

23、報文。在此例中，站2的報文被跟蹤。這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點在于，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。這種方法在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時有很多優(yōu)點，因為總線讀取的優(yōu)先級已被按順序放在每個報文中了，這可以保證在實時系統(tǒng)中較低的個體隱伏時間。 對于主站的可靠性，由于CAN協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制,所有主要通信，包括總線讀取 （許可）控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。這

24、是實現(xiàn)有較高可靠性的通信系統(tǒng)的唯一方法。 CAN與其它通信方案的比較在實踐中，有兩種重要的總線分配方法：按時間表分配和按需要分配。在第一種方法中，不管每個節(jié)點是否申請總線，都對每個節(jié)點按最大期間分配。由此，總線可被分配給每個站并且是唯一的站，而不論其是立即進(jìn)行總線存取或在一特定時間進(jìn)行總線存取。這將保證在總線存取時有明確的總線分配。在第二種方法中，總線按傳送數(shù)據(jù)的基本要求分配給一個站，總線系統(tǒng)按站希望的傳送分配（如：Ethernet CSMA/CD）。因此，當(dāng)多個站同時請求總線存取時，總線將終止所有站的請求，這時將不會有任何一個站獲得總線分配。為了分配總線，多于一個總線存取是必要的。 CAN實

25、現(xiàn)總線分配的方法，可保證當(dāng)不同的站申請總線存取時，明確地進(jìn)行總線分配。這種位仲裁的方法可以解決當(dāng)兩個站同時發(fā)送數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的碰撞問題。不同于Ethernet網(wǎng)絡(luò)的消息仲裁，CAN的非破壞性解決總線存取沖突的方法，確保在不傳送有用消息時總線不被占用。甚至當(dāng)總線在重負(fù)載情況下，以消息內(nèi)容為優(yōu)先的總線存取也被證明是一種有效的系統(tǒng)。雖然總線的傳輸能力不足，所有未解決的傳輸請求都按重要性順序來處理。在CSMA/CD這樣的網(wǎng)絡(luò)中，如Ethernet，系統(tǒng)往往由于過載而崩潰，而這種情況在CAN中不會發(fā)生。 CAN的報文格式在總線中傳送的報文，每幀由7部分組成。CAN協(xié)議支持兩種報文格式，其唯一的不同是標(biāo)識符（

26、ID）長度不同，標(biāo)準(zhǔn)格式為11位，擴展格式為29位。 在標(biāo)準(zhǔn)格式中，報文的起始位稱為幀起始（SOF），然后是由11位標(biāo)識符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位 (RTR）組成的仲裁場。RTR位標(biāo)明是數(shù)據(jù)幀還是請求幀，在請求幀中沒有數(shù)據(jù)字節(jié)。 控制場包括標(biāo)識符擴展位（IDE），指出是標(biāo)準(zhǔn)格式還是擴展格式。它還包括一個保留位 (ro），為將來擴展使用。它的最后四個字節(jié)用來指明數(shù)據(jù)場中數(shù)據(jù)的長度（DLC）。數(shù)據(jù)場范圍為08個字節(jié),其后有一個檢測數(shù)據(jù)錯誤的循環(huán)冗余檢查(CRC）。 應(yīng)答場（ACK）包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平（邏輯1），這時正確接收報文的接收站發(fā)送主控電平（邏輯0）覆蓋它。用這種

27、方法，發(fā)送站可以保證網(wǎng)絡(luò)中至少有一個站能正確接收到報文。 報文的尾部由幀結(jié)束標(biāo)出。在相鄰的兩條報文間有一很短的間隔位，如果這時沒有站進(jìn)行總線存取，總線將處于空閑狀態(tài)。 CAN數(shù)據(jù)幀的組成遠(yuǎn)程幀 遠(yuǎn)程幀由6個場組成：幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)束。遠(yuǎn)程幀不存在數(shù)據(jù)場。 遠(yuǎn)程幀的RTR位必須是隱位。 DLC的數(shù)據(jù)值是獨立的，它可以是08中的任何數(shù)值，為對應(yīng)數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長度。 出錯幀 出錯幀由兩個不同場組成，第一個場由來自各站的錯誤標(biāo)志疊加得到，第二個場是出錯界定符 錯誤標(biāo)志具有兩種形式： 活動錯誤標(biāo)志（Active error flag），由6個連續(xù)的顯位組成 認(rèn)可錯誤標(biāo)志（Pa

28、ssive error flag），由6個連續(xù)的隱位組成 出錯界定符包括8個隱位 超載幀 超載幀包括兩個位場：超載標(biāo)志和超載界定符 發(fā)送超載幀的超載條件： 要求延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀 在間歇場檢測到顯位 超載標(biāo)志由6個顯位組成 超載界定符由8個隱位組成 數(shù)據(jù)錯誤檢測不同于其它總線，CAN協(xié)議不能使用應(yīng)答信息。事實上，它可以將發(fā)生的任何錯誤用信號發(fā)出。CAN協(xié)議可使用五種檢查錯誤的方法，其中前三種為基于報文內(nèi)容檢查。 3.4.1 循環(huán)冗余檢查（CRC) 在一幀報文中加入冗余檢查位可保證報文正確。接收站通過CRC可判斷報文是否有錯。 3.4.2 幀檢查 這種方法通過位場檢查幀的格式和大小來確定報

29、文的正確性，用于檢查格式上的錯誤。 3.4.3.應(yīng)答錯誤 如前所述，被接收到的幀由接收站通過明確的應(yīng)答來確認(rèn)。如果發(fā)送站未收到應(yīng)答，那么表明接收站發(fā)現(xiàn)幀中有錯誤，也就是說，ACK場已損壞或網(wǎng)絡(luò)中的報文無站接收。CAN協(xié)議也可通過位檢查的方法探測錯誤。 3.4.4 總線檢測 有時，CAN中的一個節(jié)點可監(jiān)測自己發(fā)出的信號。因此，發(fā)送報文的站可以觀測總線電平并探測發(fā)送位和接收位的差異。 3.4.5 位填充 一幀報文中的每一位都由不歸零碼表示，可保證位編碼的最大效率。然而，如果在一幀報文中有太多相同電平的位，就有可能失去同步。為保證同步，同步沿用位填充產(chǎn)生。在五個連續(xù)相等位后，發(fā)送站自動插入一個與之互

30、補的補碼位；接收時，這個填充位被自動丟掉。例如，五個連續(xù)的低電平位后，CAN自動插入一個高電平位。CAN通過這種編碼規(guī)則檢查錯誤，如果在一幀報文中有6個相同位，CAN就知道發(fā)生了錯誤。 如果至少有一個站通過以上方法探測到 一個或多個錯誤，它將發(fā)送出錯標(biāo)志終止當(dāng)前的發(fā)送。這可以阻止其它站接收錯誤的報文，并保證網(wǎng)絡(luò)上報文的一致性。當(dāng)大量發(fā)送數(shù)據(jù)被終止后，發(fā)送站會自動地重新發(fā)送數(shù)據(jù)。作為規(guī)則，在探測到錯誤后23個位周期內(nèi)重新開始發(fā)送。在特殊場合，系統(tǒng)的恢復(fù)時間為31個位周期。 但這種方法存在一個問題，即一個發(fā)生錯誤的站將導(dǎo)致所有數(shù)據(jù)被終止，其中也包括正確的數(shù)據(jù)。因此,如果不采取自監(jiān)測措施，總線系統(tǒng)應(yīng)

31、采用模塊化設(shè)計。為此，CAN協(xié)議提供一種將偶然錯誤從永久錯誤和局部站失敗中區(qū)別出來的辦法。這種方法可以通過對出錯站統(tǒng)計評估來確定一個站本身的錯誤并進(jìn)入一種不會對其它站產(chǎn)生不良影響的運行方法來實現(xiàn)，即站可以通過關(guān)閉自己來阻止正常數(shù)據(jù)因被錯誤地當(dāng)成不正確的數(shù)據(jù)而被終止。 硬同步和重同步硬同步只有在總線空閑狀態(tài)條件下隱形位到顯性位的跳變沿發(fā)生時才進(jìn)行，表明報文傳輸開始。在硬同步之后，位時間計數(shù)器隨同步段重新開始計數(shù)。硬同步強行將已發(fā)生的跳變沿置于重新開始的位時間同步段內(nèi)。根據(jù)同步規(guī)則，如果某一位時間內(nèi)已有一個硬同步出現(xiàn)，該位時間內(nèi)將不會發(fā)生再同步。再同步可能導(dǎo)致相位緩沖段1被延長或相位緩沖段2被短。

32、這兩個相位緩沖段的延長時間或縮短時間上限由再同步跳轉(zhuǎn)寬度（SJW）給定。 CAN總線可靠性為防止汽車在使用壽命期內(nèi)由于數(shù)據(jù)交換錯誤而對司機造成危險，汽車的安全系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸具有較高的安全性。如果數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃宰銐蚋?，或者殘留下來的?shù)據(jù)錯誤足夠低的話，這一目標(biāo)不難實現(xiàn)。從總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)的角度看，可靠性可以理解為，對傳輸過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯誤的識別能力。 殘余數(shù)據(jù)錯誤的概率可以通過對數(shù)據(jù)傳輸可靠性的統(tǒng)計測量獲得。它描述了傳送數(shù)據(jù)被破壞和這種破壞不能被探測出來的概率。殘余數(shù)據(jù)錯誤概率必須非常小，使其在系統(tǒng)整個壽命周期內(nèi)，按平均統(tǒng)計時幾乎檢測不到。計算殘余錯誤概率要求能夠?qū)?shù)據(jù)錯誤進(jìn)行分類，并且數(shù)據(jù)傳輸

33、路徑可由一模型描述。如果要確定CAN的殘余錯誤概率，我們可將殘留錯誤的概率作為具有8090位的報文傳送時位錯誤概率的函數(shù)，并假定這個系統(tǒng)中有510個站，并且錯誤率為1/1000，那么最大位錯誤概率為1013數(shù)量級。例如，CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率最大為1Mbps，如果數(shù)據(jù)傳輸能力僅使用50%，那么對于一個工作壽命4000小時、平均報文長度為 80位的系統(tǒng)，所傳送的數(shù)據(jù)總量為9×1010。在系統(tǒng)運行壽命期內(nèi)，不可檢測的傳輸錯誤的統(tǒng)計平均小于102量級。換句話說，一個系統(tǒng)按每年365天，每天工作8小時，每秒錯誤率為0. 7計算，那么按統(tǒng)計平均，每1000年才會發(fā)生一個不可檢測的錯誤。 應(yīng)用舉例CAN總線在工控領(lǐng)域主要使用低速-容錯CAN即ISO11898-3標(biāo)準(zhǔn)，在汽車領(lǐng)域使用125Kbps的高速CAN。 某進(jìn)口車型擁有，車身、舒適、多媒體等多個控制網(wǎng)絡(luò)，其中車身控制使用CAN網(wǎng)絡(luò)，舒適使用LIN網(wǎng)絡(luò)，多媒體使用MOST網(wǎng)絡(luò)，以CAN網(wǎng)為主網(wǎng)，控制發(fā)動機、變速箱、ABS等車身安全模塊，并將轉(zhuǎn)速、車速、油溫等共享至全車，實現(xiàn)汽車智能化控制，如高速時自動鎖閉車門，安全氣囊彈出時，自動開啟車門等功能。 can系統(tǒng)又分為高速和低速，高速can系統(tǒng)采用硬線是動力型，速度：500kbps，