stm32之CAN總線基礎(chǔ)

can總線協(xié)議概述：

　　CAN是Controller Area Network的縮寫，由德國博世公司開發(fā)；CAN通過ISO11891以及ISO11519進行了標(biāo)準(zhǔn)化；

CAN總線的特點：

　　　　1、多主控制

　　　　　　在總線空閑時，所有單元都可以開始發(fā)送消息（多主控制）；

　　　　　　最先訪問總線的單元獲得發(fā)送權(quán)（辨別方式：“CSMA/CA方式”）；

　　　　　　多個單元同時開始發(fā)送時，發(fā)送高優(yōu)先級ID消息的單元可獲得發(fā)送權(quán)；

　　　　2、消息的發(fā)送

　　　　　　在can協(xié)議中，所有消息都是以固定格式發(fā)送。總線空閑時，所有與總線相連的單元都可以開始發(fā)送新消息。兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，根據(jù)標(biāo)識符（ID）決定優(yōu)先級。ID并不是表示發(fā)送消息的目的地址，而是表示訪問總線的消息優(yōu)先級。兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，對各消息ID的每個位進行逐個仲裁比較，仲裁獲勝（優(yōu)先級最高）的單元繼續(xù)發(fā)送消息，仲裁失利的單元則立刻停止發(fā)送而進行接收工作；

　　　　3、系統(tǒng)的柔軟性

　　　　　　與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息，因此在總線上增加單元時，連接在總線上的其他單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變；　　

　　　　4、通信速度

　　　　　　根據(jù)整個網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，可設(shè)定適合的通信速度。最高1Mbps；

　　　　　　在同一網(wǎng)絡(luò)中，所有單元必須設(shè)定成統(tǒng)一通信速度，即使有一個單元的的通信速度與其他的不一樣，此單元也會輸出錯誤信號，妨礙整個網(wǎng)絡(luò)的通信，不同網(wǎng)絡(luò)間則可以有不同的通信速度；

　　　　5、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求

　　　　　　可通過發(fā)送“遙控幀”，請求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù);

　　　　6、錯誤檢測功能（錯誤通知功能、錯誤恢復(fù)功能）

　　　　　　所有的單元都可以檢測錯誤（錯誤檢測功能）

　　　　　　檢測出錯誤的單元會立即同時通知其他所有單元（錯誤通知功能）

　　　　　　正在發(fā)生消息的單元一旦檢測出錯誤，會強制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送。強制結(jié)束發(fā)送的單元會不斷反復(fù)地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送（錯誤恢復(fù)功能）；

　　　　7、故障封閉

　　　　　　CAN可以判斷出錯誤的類型是總線上暫時的數(shù)據(jù)錯誤（如外部噪聲）還是持續(xù)數(shù)據(jù)錯誤（如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動器錯誤）。由此功能，當(dāng)總線上發(fā)送持續(xù)錯誤時，可能引起此故障的單元從總線上隔離出去；

　　　　8、連接

　　　　　　CAN總線是可同時連接多個單元的總線。可連接的單元總數(shù)理論上是沒有限制的。但實際上可連接的單元數(shù)受總線上的時間延遲及電氣負(fù)載的限制。降低通信速度，可連接的單元數(shù)增加，提高通信速度，則可連接的單元數(shù)減少；

CAN總線協(xié)議：

　CAN總線涵蓋了OSI規(guī)定的傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層；

物理層：

　　決定了位編碼方式（NRZ編碼，6個位插入填充位），位時序（位時序、位的采樣）、同步方式（根據(jù)同步段ss實現(xiàn)同步，并具有再同步功能）；但具體的說：信號電平，通信速度，采樣點，驅(qū)動器和總線的電氣特點，連接器的形態(tài)都沒有定義，需要用戶自行確定;

傳輸層：

　　定義了再發(fā)送控制；

數(shù)據(jù)鏈路層：

　　數(shù)據(jù)鏈路層分LLC（邏輯鏈路控制 Logic Link control）子層 和MAC（媒介訪問控制Media access control）子層；

　　　　LLC子層，執(zhí)行接收消息選擇（點到點、廣播、組播）、過載通知（通知接收準(zhǔn)備尚為完成）、錯誤恢復(fù)功能（再次發(fā)送）；

　　　　MAC層:　進行數(shù)據(jù)幀化（4種幀類型），連接方式控制（競爭方式），消息仲裁（ID仲裁），故障擴散抑制(自動識別暫時錯誤和持續(xù)錯誤，排除故障節(jié)點)，錯誤通知（CRC錯誤、填充位錯誤、位錯誤、ACK錯誤、格式錯誤），錯誤檢測，應(yīng)答方式（ACK， NACK），通信方式（半雙工）等設(shè)置；

　　MAC子層是CAN協(xié)議的核心，數(shù)據(jù)鏈路層的功能是將物理層的信號組成有意義的消息，并提供傳送錯誤控制等傳輸控制的流程。數(shù)據(jù)鏈路層的功能通常是在CAN控制器的硬件中執(zhí)行；

幀的概念：

　　數(shù)據(jù)幀：用于發(fā)送單元想接收單元傳送數(shù)據(jù)的幀；

　　遙控幀（請求幀）： 用于接收單元向具有相同ID的發(fā)送單元請求數(shù)據(jù)的幀；

　　錯誤幀：用于當(dāng)檢測出錯誤時向其它單元通知錯誤的幀；

　　過載幀：用于接收單元通知 其尚未做好接收準(zhǔn)備的幀；

　　幀間隔：用于將數(shù)據(jù)幀及遙控幀與前面的幀分離開來的幀；沒有實際意義

數(shù)據(jù)幀和遙控幀 都有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴展格式兩種格式。標(biāo)準(zhǔn)格式有11個位的標(biāo)識符Identifier,以后稱ID),擴展格式有29個位的ID;

　　數(shù)據(jù)幀：

　?。?）、幀起始（標(biāo)準(zhǔn)、擴展格式相同）

　　　　表示幀開始的段，1個位的顯性位；

　　 (2)、總線上的電平有顯性和隱性電平兩種；

　　　　總線上執(zhí)行邏輯上的線“與”時，顯性電平的邏輯值為“0”， 隱性電平為“1”；

　　　　”顯性“具有“優(yōu)先”的意味，只要有一個單元輸出顯性電平，總線上即為顯性電平。并且，“隱性”具有“包容”的意味，只有所有的單元都輸出隱性電平，總線上才為隱性電平；

　?。?）、仲裁段

　　　　　　表示數(shù)據(jù)的優(yōu)先級的段

　　　　　　標(biāo)準(zhǔn)格式和擴展格式在此的構(gòu)成有所不同；

　　　　　　ID:

　　　　標(biāo)準(zhǔn)格式的ID有11個位，從ID28到ID18被依次發(fā)送，禁止高7位都為隱性；

　　　　擴展格式有29個位;基本ID從ID28到ID18,擴展ID由ID17到ID0;

　　遙控幀：

　　遙控幀沒有數(shù)據(jù)段；沒有數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)幀與遙控幀的區(qū)別：RTR位；