CAN總線學(xué)習(xí)系列之— CAN總線特點(diǎn)介紹

CAN 總線作為一種工業(yè)界的流行總線廣泛應(yīng)于工業(yè)自動(dòng)化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等各個(gè)行業(yè)中，它是是一種多主機(jī)局域網(wǎng)，所以這樣 一種總線的潛力是很巨大的，接下來(lái)將寫幾篇入門的小文章，來(lái)介紹一下CAN的學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)方法，主要是配合我們的開(kāi)發(fā)板，其實(shí)入門還是很容易的，通過(guò)這幾篇 文章如果你能建立起一個(gè)初步的概念，能夠自己搭起自己的一個(gè)節(jié)點(diǎn)（包括硬件和軟件），那就說(shuō)明你學(xué)會(huì)了CAN的基本開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)CAN的開(kāi)發(fā) 不是那么簡(jiǎn)單，包括很多要考慮的因素如隔離、可靠性等，但是我們作為初學(xué)者建立起基本的概念還是很重要的，基礎(chǔ)一旦打好，等到了實(shí)際工作中，就會(huì)如魚得 水，所以希望正要或是想開(kāi)發(fā)CAN的朋友們能夠喜歡這一系列小文章，如果某一篇甚至是某一句話能夠給你帶來(lái)啟迪，那將是我最最高興的，希望大家踴躍評(píng)論或 是參與討論，給我一下寫下去的信心，呵呵，可以加入我們的群。
下面正題正式開(kāi)始嘍！第一篇，當(dāng)然要介紹一下什么是“能”總線（CAN總線）呵呵
CAN總線的特點(diǎn)
CAN(Controller Area Network)總線，也稱控制器局部網(wǎng)，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，它是一種有效支持分布控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于采用了許多新技術(shù)及獨(dú)特的設(shè) 計(jì)，CAN總線與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。其特點(diǎn)如下：
CAN為多主工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向 網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從。
在報(bào)文標(biāo)識(shí)符上，CAN上的節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)最多可在134us內(nèi)得到傳輸。
CAN采用非破壞總線仲裁技術(shù)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息出現(xiàn)沖突時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)地退出發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可以不受影響的繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突的仲裁時(shí)間。尤其是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下，也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況(以太網(wǎng)則可能)。
CAN節(jié)點(diǎn)只需通過(guò)報(bào)文的標(biāo)識(shí)符濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。
CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(速率5kbps以下)；通信速率最高可達(dá)1Mbps(此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為40m)。
CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)110個(gè)。在標(biāo)準(zhǔn)幀的報(bào)文標(biāo)識(shí)符有11位，而在擴(kuò)展幀的報(bào)文標(biāo)識(shí)符(29位)個(gè)數(shù)幾乎不受限制。
報(bào)文采用短幀格式，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。
CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，具有極好的檢錯(cuò)效果。
CAN的通訊介質(zhì)可以為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。
CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤幀的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，而總線上其它節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。
CAN總線具有較高的性能價(jià)格比。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，器件容易購(gòu)置，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的價(jià)格較低，而且開(kāi)發(fā)技術(shù)容易掌握，能充分利用現(xiàn)有的單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具。
CAN 協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)模型基礎(chǔ)上的。不過(guò)，由于CAN的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又是范圍較小的局域網(wǎng)，其模型結(jié)構(gòu)只取OSI底層的物理層、數(shù) 據(jù)鏈路層和應(yīng)用層3層，不需要其他中間層，應(yīng)用層數(shù)據(jù)直接取自數(shù)據(jù)鏈路層或直接向數(shù)據(jù)鏈路層寫數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)層次少，利于系統(tǒng)中實(shí)時(shí)控制信號(hào)的傳送。
CAN總線的位數(shù)值表示
CAN 總線上采用“顯性”(Dominant)和“隱性”(Recessive)兩個(gè)互補(bǔ)的邏輯值表示“0”和“1”。當(dāng)總線上出現(xiàn)同時(shí)發(fā)送顯性和隱性位時(shí)，其 結(jié)果是總線數(shù)值為顯性(即“0”與“1”的結(jié)果為“0”)。如下圖所示，VCAN-H和VCAN-L為CAN總線收發(fā)器和總線間的兩接口引腳，信號(hào)是以兩 線間的“差分”電壓形式出現(xiàn)。在隱性狀態(tài)，VCAN-H和VCAN-L被固定在平均值附近，Vdiff近似于0。在總線空閑或隱性期間，發(fā)送隱性位。顯性 位以大于最小閥值的差分電壓表示。