入門知識分享之CAN總線

　　一、CAN總線的概述

　　CAN,全稱為“Controller Area Network”,即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初，CAN被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。比如：發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入CAN控制裝置。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。一個由CAN 總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中，理論上可以掛接無數(shù)個節(jié)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。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，在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

　　二、CAN總線的分層結(jié)構(gòu)

　　CAN遵從OSI模型，按照OSI基準(zhǔn)模型，CAN結(jié)構(gòu)劃分為兩層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，如下圖所示。

　　1.按照IEEE 802.2和802.3 標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)鏈路層又劃分為：

　　1）邏輯鏈路控制（LLC-Logic Link Control）。

　　2）媒體訪問控制（MAC-Medium Access Control）。

　　2.物理層又劃分為：

　　1）物理信令（PLS-Physical Signalling）。

　　2）物理媒體附屬裝置（PMA-Physical Medium Attachment）。

　　3）媒體相關(guān)接口（MDI-Medium Dependent Interface）。

　　MAC子層運(yùn)行借助稱之為“故障界定實(shí)體（FCE）”的管理實(shí)體進(jìn)行監(jiān)控。故障界定是使判別短暫干擾和永久性故障成為可能的一種自檢機(jī)制。物理層可借助檢測和管理物理媒體故障實(shí)體進(jìn)行監(jiān)控（例如總線短路或中斷，總線故障管理）。LLC和MAC兩個同等的協(xié)議實(shí)體通過交換幀或協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU-Protocol Data Unit）和（N）-用戶數(shù)據(jù)組成，為傳送一個NPDU,（N-1）層實(shí)體必須通過（N-1）服務(wù)訪問點(diǎn)（SAP-Service Access Point）[（N-1）-SAP].NPDU借助于（N-1）層服務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU-Service Data U nit）[（N-1）-SDU]傳至（N-1）層，其服務(wù)功能允許NPDU的傳送。SDU是接口數(shù)據(jù)，對其識別預(yù)先在（N）層實(shí)體間進(jìn)行，亦即，它表示邏輯數(shù)據(jù)單元由服務(wù)進(jìn)行傳送。CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈層既不提供分配一個SDU至多個PDU,也不提供分配多個SDU至一個PDU的方法，亦即，NPDU直接由相應(yīng)的NSDU和層指定控制信息N-PCI構(gòu)成。