全面了解CAN總線協(xié)議

　　提及總線，總是讓人聯(lián)想到那些交錯在一起的計算機(jī)電線。那么這些電線如何發(fā)揮功效呢?這還得配合總線協(xié)議的管理來使用。那么今天我們介紹的就是CAN總線協(xié)議?？纯催@個協(xié)議的含義和應(yīng)用吧。

　　1，CAN總線協(xié)議基本概念：

　　(1)，報文：總線上的信息以不同格式的報文發(fā)送，但長度有限?當(dāng)總線開放時，任何連接的單元均可開始發(fā)送一個新報文?

　　(2)，信息路由：在CAN系統(tǒng)中，一個CAN節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的任何信息，這里包含一些重要的概念：系統(tǒng)靈活性——節(jié)點(diǎn)可以在不要求所有節(jié)點(diǎn)及其應(yīng)用層改變?nèi)魏诬浖蛴布那闆r下，被接于CAN網(wǎng)絡(luò)?報文通信——一個報文的內(nèi)容由其標(biāo)示符ID命名，ID并不指出報文的目的，但描述數(shù)據(jù)的含義，以便網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)有可能借助報文濾波決定該數(shù)據(jù)是否使它們激活?成組——由于采用了報文濾波，所有節(jié)點(diǎn)均可接受報文，并同時被相同的報文激活?數(shù)據(jù)相容性——在CAN網(wǎng)絡(luò)中，可以確保報文同時被所有的節(jié)點(diǎn)或者沒有節(jié)點(diǎn)接受，因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相容性是借助于成組和出錯處理達(dá)到的?

　　(3)，位速率：CAN的數(shù)據(jù)傳輸率在不同的系統(tǒng)中是不同的，而在一個系統(tǒng)中是固定的速率?

　　(4)，優(yōu)先權(quán)：在總線訪問期間，標(biāo)示符定義了一個報文靜態(tài)的優(yōu)先權(quán)?

　　(5)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求：通過發(fā)送一個遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請求另一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀與對應(yīng)的遠(yuǎn)程幀以相同的標(biāo)示符ID命名?

　　(6)，多主站：當(dāng)總線開放時，任何單元均可以開始發(fā)送報文，發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)報文的單元會贏得總線的訪問權(quán)?

　　(7)，仲裁：當(dāng)總線開放時，任何單元均可以開始發(fā)送報文，若同時有兩個或者更多的單元開始發(fā)送，總線訪問沖突運(yùn)用逐位仲裁規(guī)則，借助標(biāo)示符ID解決，這種仲裁規(guī)則可以使信息和時間均無損失，若具有相同標(biāo)示符的一個數(shù)據(jù)幀和一個遠(yuǎn)程幀同時發(fā)送，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀，仲裁期間，每個發(fā)送器都對發(fā)送位電平與總線上檢測到的電平進(jìn)行比較，若相同則該單元可以繼續(xù)發(fā)送，當(dāng)發(fā)送一個隱性電平，而在總線上檢測為顯性電平時，該單元退出仲裁，并不再傳送后繼位了?

　　(8)，安全性：CAN總線協(xié)議為了獲得盡可能高的數(shù)據(jù)傳輸安全性，在每個CAN節(jié)點(diǎn)中均設(shè)有錯誤檢測，標(biāo)定和自檢的強(qiáng)有力措施?檢測措施包括：發(fā)送自檢，循環(huán)冗余校驗，位填充，和報文格式檢查?

　　(9)，出錯標(biāo)注和恢復(fù)時間：已損壞的報文由檢驗出錯的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注?這樣的報文將失效，并自動進(jìn)行重發(fā)送?如果不存在新的錯誤，從檢出錯誤到下一個報文開始發(fā)送的恢復(fù)實踐最多為29個位時間?

　　(10)，故障界定：CAN節(jié)點(diǎn)又能力識別永久性的故障和暫時擾動，可自動關(guān)閉故障節(jié)點(diǎn)?

　　(11)，連接：CAN串行通信鏈路是一條眾多單元均可被連接的總線，理論上單元數(shù)目是無限的，實際上，單元總數(shù)受限于延遲時間和總線的電器負(fù)載?

　　(12)，應(yīng)答：所有接收器均對接收報文的相容性進(jìn)行檢查，回答一個相容的報文，并標(biāo)注一個不相容的報文?

　　2，CAN的特點(diǎn)：屬于串行通信網(wǎng)絡(luò)

　　(1)，通信方式靈活?多主從方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均可以在任何時刻主動的向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從?無需站地址等節(jié)點(diǎn)信息?可以構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)?

　　(2)，CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求?

　　(3)，CAN采取非破壞性的總線仲裁技術(shù)，多個節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)會主動退出發(fā)送?

　　(4)，CAN只需通過報文濾波就可以實現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)，1點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收，無需調(diào)度?

　　(5)，CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM(5Kb/s)，通信速率最高可達(dá)1Mb/s(40M)?

　　(6)，CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)目前可達(dá)110個;報文標(biāo)示符可達(dá)2032種(CAN2.0A )，而CAN2.0B報文標(biāo)示符幾乎不受限制?

　　(7)，CAN通信采用短幀格式，傳輸時間短，抗干擾強(qiáng)，極好的驗錯效果，每幀最多8B足以滿足控制要求，不會占用過長總線時間，實時性強(qiáng)?

　　(8)，CAN每幀都有CRC校驗及其他驗錯措施?

　　(9)，接口中集成了CAN總線協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層?

　　(10)，CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線或同軸電纜，光纖?

　　(11)，CAN節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重情況下具有自動關(guān)閉輸出功能?

　　3，CAN總線協(xié)議基本規(guī)則：

　　(1)，總線訪問：采用載波監(jiān)聽多路訪問，CAN控制器之恩能夠在總線空閑時，就是節(jié)點(diǎn)偵聽到網(wǎng)絡(luò)上至少存在3個空閑位(隱性位)時開始發(fā)送，采用硬同步，所有的控制器同步都為與幀的起始的前沿?過了一定時間，并在一定條件后，重同步?

　　(2)，仲裁：各節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)電平時，也對總線上電平進(jìn)行讀取，并于自身發(fā)送的電平進(jìn)行比較，相同則發(fā)下一位，直至全部發(fā)完?不同則說明網(wǎng)絡(luò)上有更高優(yōu)先級的信息幀正在發(fā)送，即停止發(fā)送，退出競爭?

　　(3)，編碼/解碼：幀起始域，仲裁域，控制域，數(shù)據(jù)域和CRC序列均使用位填充技術(shù)進(jìn)行編碼，就是5個連續(xù)的同狀態(tài)電平插入一位與它相補(bǔ)的電平，還原時每5個同狀態(tài)的電平后的相補(bǔ)電平被刪除?

　　(4)，出錯標(biāo)注：當(dāng)檢測到位錯誤，填充錯誤，形式錯誤或應(yīng)答錯誤時，檢測出錯條件的CAN控制器將發(fā)送一個出錯標(biāo)志?

　　(5)，超載標(biāo)注，一些控制器會發(fā)送一個或多個超載幀以延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的發(fā)送?