CAN_幀

　　15.2.1 CAN的基本概念
　?。?）報(bào)文(Messages)
　　總線上傳輸?shù)男畔⒓礊閳?bào)文，它們以若干個不同的固定格式發(fā)送，但長度受限。當(dāng)總線空閑時(shí)，總線上任何單元均可發(fā)送新報(bào)文。
　?。?）信息路由(Information Routing)
　　在CAN系統(tǒng)中，CAN不對單元分配站地址，報(bào)文的尋址內(nèi)容由報(bào)文的標(biāo)識符指定。標(biāo)識符不指出報(bào)文的目的地，但是這個數(shù)據(jù)的特定含義使得總線上所有單元可以通過報(bào)文濾波來判斷該數(shù)據(jù)是否與它們相符合。
　　（3）位速率(Bit Rate)
　　即總線的傳輸速率。在一個給定的CAN系統(tǒng)中，位速率是唯一的，也是固定的。
　?。?）優(yōu)先權(quán)(Priorities)
　　在總線訪問期間，標(biāo)識符定義一個靜態(tài)的報(bào)文優(yōu)先權(quán)。
　　5）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求(Remote Data Request)
　　當(dāng)總線上某單元需要請求另一單元發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求。
　?。?）多主機(jī)(Multimaster)
　　總線空閑時(shí)，總線上任何單元都可以開始向總線上傳送報(bào)文，但只有最高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的單元可獲得總線訪問權(quán)。
　?。?）仲裁(Arbitration)
　　總線空閑時(shí)，若同時(shí)有兩個或兩個以上單元開始發(fā)送報(bào)文，總線訪問沖突運(yùn)用逐位仲裁規(guī)則，借助標(biāo)識符ID解決。
　?。?）錯誤標(biāo)定和恢復(fù)時(shí)間(Error Signaling and Recovery Time)
　　任何檢測到錯誤的單元會標(biāo)志出已被損壞的報(bào)文。此報(bào)文會失效并將自動重傳。如果不再出現(xiàn)錯誤，則從檢測到錯誤到下一報(bào)文的傳送開始為止，恢復(fù)時(shí)間最多為31位的時(shí)間。
　?。?）故障界定(Fault Confinement)
　　CAN單元能夠把永久故障和短暫的干擾區(qū)別開來。
　?。?0）連接(Connection)
　　CAN通信鏈路是一條可連接多單元的總線。理論上，總線上單元數(shù)目是無限制的，實(shí)際上，單元數(shù)受限于延遲時(shí)間和總線的電氣負(fù)載能力。
　?。?1）單通道(Single Channel)
　　CAN總線由單一通道組成，借助數(shù)據(jù)重同步實(shí)現(xiàn)信息傳輸。（12）總線數(shù)據(jù)表示(Bus Values)
　　CAN總線上有兩種互補(bǔ)邏輯數(shù)值：顯性(Dominant)電平和隱性(Recessive)電平。若顯性位與隱性位同時(shí)發(fā)送，總線上數(shù)值將是顯性。
　?。?3）應(yīng)答(Acknowledgment)
　　所有接收器對接收到的報(bào)文進(jìn)行一致性檢查。對于一致的報(bào)文，接收器給予應(yīng)答；對于不一致的報(bào)文，接收器做出標(biāo)志。
　　15.2.2 CAN總線的位數(shù)值表示與通信距離
　　CAN總線上用顯性(Dominant)和隱性(Recessive)兩個互補(bǔ)的邏輯值表示0和1。當(dāng)在總線上出現(xiàn)同時(shí)發(fā)送顯性位和隱性位時(shí)，總線上數(shù)值將出現(xiàn)顯性。

　　15.2.3 報(bào)文傳輸和幀結(jié)構(gòu)
　　報(bào)文傳輸由以下4個不同的幀類型表示和控制：
　　數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌鳌?br />　　遠(yuǎn)程幀：總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請求發(fā)送具有同一標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀。
　　錯誤幀：任何單元檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀。
　　過載幀：過載幀用于在先行和后續(xù)數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時(shí)。
　　數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀可以使用標(biāo)準(zhǔn)幀及擴(kuò)展幀兩種格式。它們用一個幀間空間與前面的幀分隔。
　?。?）數(shù)據(jù)幀
　　數(shù)據(jù)幀由7個不同的位場組成：幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場、CRC 場、應(yīng)答場、幀結(jié)尾。數(shù)據(jù)幀組成如下圖。

　　（2）遠(yuǎn)程幀
　　遠(yuǎn)程幀也有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，而且都由6 個不同的位場組成：幀起始、仲裁場、控制場、CRC 場、應(yīng)答場、幀結(jié)尾。遠(yuǎn)程幀的組成如下圖。

　?。?）出錯幀
　　錯誤幀由兩個不同的場組成。第一個場是由不同站提供的錯誤標(biāo)志（ERROR FLAG）的疊加；第二個場是錯誤界定符。出錯幀的組成如下圖。

　?。?）過載幀
　　過載幀包括兩個位場：過載標(biāo)志和過載界定符。過載幀的組成如下圖。

　　15.2.4 錯誤處理
　　1)錯誤檢測（ 5種不同的錯誤類型）
　　位錯誤：單元在發(fā)送位的同時(shí)也對總線進(jìn)行監(jiān)視。如果所發(fā)送的位值與所監(jiān)視的位值不相同，則在位時(shí)間里檢測到一個位錯誤。
　　填充錯誤：如果在使用位填充法進(jìn)行編碼的信息中，出現(xiàn)了6個連續(xù)相同的電平時(shí)，將檢測到一個填充錯誤。
　　CRC錯誤：CRC序列包括發(fā)送器的CRC計(jì)算結(jié)果。如果計(jì)算結(jié)果與接收到的CRC序列的結(jié)果不相符，則檢測到一個CRC錯誤。
　　形式錯誤：當(dāng)一個固定的位場含有1個或多個非法位，則檢測到一個形式錯誤。
　　應(yīng)答錯誤：只要在應(yīng)答間隙期間所監(jiān)視的位不為顯性，則發(fā)送器會檢測到一個應(yīng)答錯誤。
　　2)錯誤標(biāo)定
　　檢測到錯誤條件的站通過發(fā)送錯誤標(biāo)志指示錯誤。對于“錯誤主動”的節(jié)點(diǎn)，錯誤信息為“主動錯誤標(biāo)志”，對于“錯誤被動”的節(jié)點(diǎn)，錯誤信息為“被動錯誤標(biāo)志”。
　　15.2.5 故障界定
　　至于故障界定，單元的狀態(tài)可能為下列三種之一：錯誤主動、錯誤被動、總線關(guān)閉。
　　錯誤主動的單元可以正常地參與總線通信并在檢測到錯誤時(shí)發(fā)出主動錯誤標(biāo)志。
　　錯誤被動的單元不允許發(fā)送主動錯誤標(biāo)志。錯誤被動的單元參與總線通信，在錯誤被檢測到時(shí)只發(fā)送被動錯誤標(biāo)志。而且，發(fā)送以后，錯誤被動單元將在初始化下一個發(fā)送之前處于等待狀態(tài)。
　　總線關(guān)閉的單元不允許在總線上有任何的影響。
　　15.2.6 位定時(shí)與同步
　　位定時(shí)與同步定義CAN總線的通信速率，相關(guān)名詞有：
　　標(biāo)稱位速率(Nominal Bit Rate)：一理想的發(fā)送器在沒有重新同步的情況下每秒發(fā)送的位數(shù)量。
　　標(biāo)稱位時(shí)間(Nominal Bit Time)：1/標(biāo)稱位速率。標(biāo)稱位時(shí)間可分成幾個不重疊的片段，分別是：同步段(SYNC_SEG）、傳播段(PROG_SEG)、相位
　　緩沖段1(PHASE_SEG1)、相位緩沖段2(PHASE_SEG2)。
　　同步段(SYNC_SEG)：用于同步總線上不同的節(jié)點(diǎn)，這一段內(nèi)要有一個跳變沿。
　　傳播段(PROG_SEG)：用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的物理延時(shí)時(shí)間。它是總線上輸入比較器延時(shí)和輸出驅(qū)動器延時(shí)總和的2倍。
　　相位緩沖段1(PHASE_SEG1)、相位緩沖段2(PHASE_SEG2)：用于補(bǔ)償邊沿階段的誤差。這兩個段可以通過重新同步加長或縮短。
　　采樣點(diǎn)(Sample Point)：讀總線電平并解釋各位的值的一個時(shí)間點(diǎn)。采樣點(diǎn)位于相位緩沖段1之后。
　　信息處理時(shí)間(Information Processing Time)：信息處理時(shí)間是以一個采樣點(diǎn)作為起始的時(shí)間段。采樣點(diǎn)用于計(jì)算后續(xù)位的位電平。
　　時(shí)間份額(Time Quanta)：時(shí)間份額是派生于振蕩器周期的固定時(shí)間單元。存在一個可編程的預(yù)比例因子，將整體數(shù)值范圍為1-32的整數(shù)，以最小時(shí)間份額為起點(diǎn)，時(shí)間份額的長度為：
　　時(shí)間份額=m * 最小時(shí)間份額，其中，m為預(yù)比例因子
　　時(shí)間段長度(Length of Segments)：同步段為1個時(shí)間份額，傳播段的長度可設(shè)置成1、2…8個時(shí)間份額，相位緩沖段1的長度可設(shè)置成1、2…8個時(shí)間份額，相位緩沖段2的長度為相位緩沖段1和信息處理時(shí)間之間的最大值，信息處理時(shí)間少于或等于2個時(shí)間份額。
　　一個位時(shí)間總的時(shí)間份額值可以設(shè)置在8~25的范圍。