第4章CAN總線

1、第4章 CAN總線第第4 4章章 CAN CAN 總總 線線4.1 4.1 CANCAN的技術(shù)規(guī)范的技術(shù)規(guī)范4.2 4.2 CANCAN通通信控制器信控制器SJA1000SJA10004.3 4.3 CANCAN BUS BUS器件器件4.4 4.4 CANCAN應(yīng)用節(jié)點(diǎn)設(shè)計應(yīng)用節(jié)點(diǎn)設(shè)計4.5 4.5 基于基于PCIPCI總線的總線的CANCAN智能網(wǎng)絡(luò)通信適配器的設(shè)計智能網(wǎng)絡(luò)通信適配器的設(shè)計4.6 4.6 CANCAN智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計第第4 4章章 CAN CAN 總總 線線 CAN CAN（Controller Area NetworkController Area Netwo

2、rk）即控制器局域網(wǎng)，可以）即控制器局域網(wǎng)，可以歸屬于工業(yè)現(xiàn)場總線的范疇，通常稱為歸屬于工業(yè)現(xiàn)場總線的范疇，通常稱為CAN busCAN bus，即，即CANCAN總線，總線，是目前國際上應(yīng)用最廣泛的開放式現(xiàn)場總線之一。是目前國際上應(yīng)用最廣泛的開放式現(xiàn)場總線之一。 與一般的通信總線相比，與一般的通信總線相比，CANCAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時性和靈活性，它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用最為廣泛，世靠性、實(shí)時性和靈活性，它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用最為廣泛，世界上一些著名的汽車制造廠商，如界上一些著名的汽車制造廠商，如BENZ(BENZ(奔馳奔馳) )、BMW(BMW(寶馬寶

3、馬) )、v volkswagen (olkswagen (大眾大眾) )等都采用了等都采用了CANCAN總線來實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系總線來實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。 同時，由于同時，由于CANCAN總線的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍目前已不僅局限總線的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍目前已不僅局限于汽車行業(yè)，已經(jīng)在自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、于汽車行業(yè)，已經(jīng)在自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。械及傳感器等領(lǐng)域中得到

4、了廣泛應(yīng)用。 第第4 4章章 CAN CAN 總總 線線 CAN的發(fā)展概況： 20世紀(jì)80年代，Bosch的工程人員開始研究用于汽車的串行總線系統(tǒng)，因為當(dāng)時還沒有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能完全滿足汽車工程的要求。參加研究的還有Mercedes-Benz公司、Intel公司，還有德國兩所大學(xué)的教授。 1986年， Bosch在SAE（汽車工程人員協(xié)會）大會上提出了CAN 1987年，INTEL就推出了第一片CAN控制芯片82526；隨后Philips半導(dǎo)體推出了82C200。 1993年，CAN的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898公布 從此CAN 協(xié)議被廣泛的用于各類自動化控制領(lǐng)域。 CAN的發(fā)展概況： 1992年，

5、CIA（CAN in Automation）用戶組織成立，之后制定了第一個CAN應(yīng)用層“CAL”。 1994年開始有了國際CAN學(xué)術(shù)年會（ICC）。 1994年美國汽車工程師協(xié)會以CAN為基礎(chǔ)制定了SAEJ1939標(biāo)準(zhǔn)，用于卡車和巴士控制和通信網(wǎng)絡(luò)。 到今天，幾乎每一輛歐洲生產(chǎn)的轎車上都有CAN；高級客車上有兩套CAN，通過網(wǎng)關(guān)互聯(lián)；1999年一年就有近6千萬個CAN控制器投入使用；2000年銷售1億多CAN的芯片；2001年用在汽車上的CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)目超過1億個 。 但是轎車上基于CAN的控制網(wǎng)絡(luò)至今仍是各大公司自成系統(tǒng)，沒有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。第第4 4章章 CAN CAN 總總 線線第第4 4章

6、章 CAN CAN 總總 線線 CAN的發(fā)展概況： 基于CAN的應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用較通用的有兩種：DeviceNet（適合于工廠底層自動化） 和 CANopen（適合于機(jī)械控制的嵌入式應(yīng)用）。 任何組織或個人都可以從DeviceNet供貨商協(xié)會（ODVA）獲得DeviceNet規(guī)范。購買者將得到無限制的、真正免費(fèi)的開發(fā)DeviceNet產(chǎn)品的授權(quán)。 DviceNet自2002年被確立為中國國家標(biāo)準(zhǔn)以來，已在冶金、電力、水處理、乳品飲料、煙草、水泥、石化、礦山等各個行業(yè)得到成功應(yīng)用，其低成本和高可靠性已經(jīng)得到廣泛認(rèn)同。 CAN的規(guī)范從CAN 1.2 規(guī)范(標(biāo)準(zhǔn)格式)發(fā)展為兼容CAN 1.2 規(guī)范的C

7、AN2.0規(guī)范(CAN2.0A為標(biāo)準(zhǔn)格式，CAN2.0B為擴(kuò)展格式)，目前應(yīng)用的CAN器件大多符合CAN2.0規(guī)范。 第第4 4章章 CAN CAN 總總 線線 CANCAN總線特點(diǎn)如下：總線特點(diǎn)如下：（1 1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點(diǎn)均可以在任）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點(diǎn)均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。通信方式靈活。（2 2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級, ,可以滿足可以滿足不同的實(shí)時要求。不同的實(shí)時要求。 （3 3）采用非破

8、壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。（4 4）可以點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳）可以點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。送方式接收數(shù)據(jù)。（5 5）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km10km（速率（速率5Kbps5Kbps以下）。以下）。（6 6）通信速率最高可達(dá)）通信速率最高可達(dá)1MB/s1MB/s（此時距離

9、最長（此時距離最長40m40m）。）。第第4 4章章 CAN CAN 總總 線線 CANCAN總線特點(diǎn)如下：總線特點(diǎn)如下：（7 7）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110110個。個。（8 8）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8 8個。個。（9 9）每幀信息都有）每幀信息都有CRCCRC校驗及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低。校驗及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低。（1010）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價的雙絞線即可，無特殊要求。用廉價的雙絞線即可，無特殊要求。（1111）節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情

10、況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，）節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。CAN CAN 的工作原理的工作原理 當(dāng)當(dāng)CAN CAN 總線上的一個節(jié)點(diǎn)總線上的一個節(jié)點(diǎn)( (站站) )發(fā)送數(shù)據(jù)時，它以報文形發(fā)送數(shù)據(jù)時，它以報文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。 每組報文開頭的每組報文開頭的1111位字符為標(biāo)識符位字符為標(biāo)識符(CAN2.0A)(CAN2.0A)，定義了報，定義了報文的優(yōu)先級，這種報文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。文的優(yōu)先級，這種報文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。 當(dāng)

11、一個節(jié)點(diǎn)要向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時，該節(jié)點(diǎn)的當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)要向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時，該節(jié)點(diǎn)的CPU CPU 將將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標(biāo)識符傳送給本節(jié)點(diǎn)的要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標(biāo)識符傳送給本節(jié)點(diǎn)的CANCAN芯片，并處芯片，并處于準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)于準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)它收到總線分配時，轉(zhuǎn)為發(fā)送報文狀態(tài)。它收到總線分配時，轉(zhuǎn)為發(fā)送報文狀態(tài)。 CAN CAN 芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，這時這時, ,網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)。網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)。 每個處于接收狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)對接收到的報文進(jìn)行檢測，每個處于接收狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)對接收到的報文進(jìn)行檢測，判斷這些報文是否

12、是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。判斷這些報文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。 由于由于CANCAN總線是一種面向內(nèi)容的編址方案，因此很容總線是一種面向內(nèi)容的編址方案，因此很容易建立高水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)并靈活地進(jìn)行配置。我們可以很易建立高水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)并靈活地進(jìn)行配置。我們可以很容易地在容易地在CAN CAN 總線中加進(jìn)一些新節(jié)點(diǎn)而無需在硬件或軟件總線中加進(jìn)一些新節(jié)點(diǎn)而無需在硬件或軟件上進(jìn)行修改。上進(jìn)行修改。 當(dāng)所提供的新節(jié)點(diǎn)是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)當(dāng)所提供的新節(jié)點(diǎn)是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不要求獨(dú)立的部分有物理目的地址。它允許分布過程同議不要求獨(dú)立的部分有物理目的地址。它允許分布過

13、程同步化，即總線上控制器需要測量數(shù)據(jù)時，可由網(wǎng)上獲得，步化，即總線上控制器需要測量數(shù)據(jù)時，可由網(wǎng)上獲得，而無須每個控制器都有自己獨(dú)立的傳感器。而無須每個控制器都有自己獨(dú)立的傳感器。 CANCAN的起源的起源 現(xiàn)代社會對汽車的要求不斷提高，這些要求包括：極高的主動安全性和被動安全性；乘坐的舒適性；駕駛與使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。 在汽車設(shè)計中運(yùn)用微處理器及其電控技術(shù)是滿足這些要求的最好方法，而且已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用。目前這些系統(tǒng)有：ABS（防抱系統(tǒng)）、EBDEBD（制動力分配系統(tǒng)）（制動力分配系統(tǒng)）、EMS（發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)）、多功能數(shù)字化儀表、主動懸架、導(dǎo)航系統(tǒng)、電子防盜

14、系統(tǒng)、自動空調(diào)和自動CD 機(jī)等。 這些系統(tǒng)由多個電控單元相互連接而成，可分為控制器、傳感器、執(zhí)行器等。同時各個系統(tǒng)之間也互相連接，進(jìn)行著越來越多的數(shù)據(jù)交換。這樣就需要使用大量的線束和插接器來實(shí)現(xiàn)互連，進(jìn)行它們之間的數(shù)據(jù)交換。隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，這種需求的增長是驚人的（如圖）。CANCAN的起源的起源 由于線束和插接器的數(shù)量不斷增加，整車電子系統(tǒng)的復(fù)雜程度愈來愈高，其可靠性將難以保證，故障率會提高，維修會更加困難。 為了滿足汽車內(nèi)部信息交換量急劇增加的要求，有必要使用一種實(shí)現(xiàn)多路傳輸方式的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用串行總線結(jié)構(gòu)，通過總線信道共享，減少線束的數(shù)量。 車載網(wǎng)絡(luò)除了要求采用

15、總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式外，必須具有極好的抗干擾能力；極強(qiáng)的差錯檢測和處理能力；滿足信息傳輸實(shí)時性要求；同時具備故障的診斷和處理能力等。另外考慮到成本因素，要求其控制接口結(jié)構(gòu)簡單，易于配置。 CANCAN的起源的起源一個典型的一個典型的CAN工程實(shí)例工程實(shí)例 一汽一汽- -大眾汽車有限公司大眾汽車有限公司20012001年年1212月上市的寶來（月上市的寶來（BoraBora）轎車，）轎車，在動力傳動系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)中就裝用了兩套在動力傳動系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)中就裝用了兩套CANCAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中其中CANCAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)如數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)如下圖所示。下圖所示。接發(fā)電接發(fā)電機(jī)機(jī)底盤網(wǎng)

16、底盤網(wǎng)絡(luò)絡(luò)儀表單元儀表單元M MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM M前門前門單元單元車身中央車身中央控制單元控制單元空調(diào)空調(diào)單元單元前座前座單元單元頂窗頂窗單元單元前座前座單元單元左前門左前門單元單元M MM MM M后門后門單元單元后門后門單元單元后座后座單元單元M MM M后窗后窗單元單元MM MM MCANCANMLINLIN電機(jī)電機(jī)加熱器加熱器燈具燈具控制面板控制面板圖例圖例：CANCAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)CANZONGXIANCANZONGXIAN CAN CAN總線連接了傳動裝置控制中央單元、燈控單元、門控總線連接了傳動裝置控制中央單元、

17、燈控單元、門控單元、座椅控制單元、空調(diào)單元以及儀表盤控制單元等等。單元、座椅控制單元、空調(diào)單元以及儀表盤控制單元等等。 由由LINLIN總線構(gòu)成的總線構(gòu)成的LINLIN網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)作為CANCAN網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)，連接網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)，連接了車窗控制單元、雨刷控制單元、天窗控制單元等低速設(shè)備了車窗控制單元、雨刷控制單元、天窗控制單元等低速設(shè)備 LIN LIN網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)（Local Interconnect NetworkLocal Interconnect Network），由汽車廠），由汽車廠商為汽車開發(fā)，作為商為汽車開發(fā)，作為CANCAN網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)應(yīng)用在低端系網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)應(yīng)用

18、在低端系統(tǒng)，不需要統(tǒng)，不需要CANCAN的性能、帶寬以及復(fù)雜性。的性能、帶寬以及復(fù)雜性。 LINLIN的工作方式是一主多從，單線雙向低速傳送數(shù)據(jù)（最的工作方式是一主多從，單線雙向低速傳送數(shù)據(jù)（最高高20K20K位位/ /秒），與秒），與CANCAN相比具有更低的成本，且基于相比具有更低的成本，且基于UARTUART接口，接口，無需硬件協(xié)議控制器，使系統(tǒng)成本更低。無需硬件協(xié)議控制器，使系統(tǒng)成本更低。 CANCAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與動力傳動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)橋數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與動力傳動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)橋相互通信。相互通信。 CAN的物理層的物理層 物理層被細(xì)分成物理層被細(xì)分成3 3個子層，它們分

19、別是：個子層，它們分別是：l l 物理信令物理信令位編碼定時和同步位編碼定時和同步l l 物理媒體連接物理媒體連接驅(qū)動器和接收器特性驅(qū)動器和接收器特性l l 媒體相關(guān)接口媒體相關(guān)接口總線連接器總線連接器 收發(fā)器實(shí)現(xiàn)物理媒體連接子層。物理信令子層和數(shù)據(jù)鏈路層收發(fā)器實(shí)現(xiàn)物理媒體連接子層。物理信令子層和數(shù)據(jù)鏈路層之間的連接是通過集成的協(xié)議控制器實(shí)現(xiàn)的，如：之間的連接是通過集成的協(xié)議控制器實(shí)現(xiàn)的，如：PCx82C200PCx82C200、SJA1000SJA1000等。而媒體相關(guān)接口負(fù)責(zé)連接傳輸媒體譬如將總線節(jié)點(diǎn)等。而媒體相關(guān)接口負(fù)責(zé)連接傳輸媒體譬如將總線節(jié)點(diǎn)連接到總線的連接器，如：連接到總線的連接器

20、，如：PCA82C250PCA82C250、TJA1050TJA1050等收發(fā)器。等收發(fā)器。 ISO11898ISO11898標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層結(jié)構(gòu)圖標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層結(jié)構(gòu)圖 CANCAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?CAN CAN以以多主方式多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點(diǎn)均可以在工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點(diǎn)均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问酱蠖嗍强偩€型結(jié)主從，通信方式靈活。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问酱蠖嗍强偩€型結(jié)構(gòu)，拓?fù)涫疽鈭D見構(gòu)，拓?fù)涫疽鈭D見下圖下圖。 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1 1節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)2 2節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)3 3節(jié)點(diǎn)節(jié)

21、點(diǎn)4 4CANCAN總線總線CANCAN的總線型網(wǎng)的總線型網(wǎng)CANCAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)銫ANCAN的物理層的物理層CANCAN的物理媒體連接的物理媒體連接 CAN CAN總線物理層的物理媒體連接比較靈活，可以采用共地總線物理層的物理媒體連接比較靈活，可以采用共地的單線式（汽車常用）、雙線式、同軸電纜、雙絞線、光纜的單線式（汽車常用）、雙線式、同軸電纜、雙絞線、光纜等，理論上節(jié)點(diǎn)數(shù)目沒有限制，實(shí)際可達(dá)等，理論上節(jié)點(diǎn)數(shù)目沒有限制，實(shí)際可達(dá)110110個。個。 電子信號在總線上會被信號線終端反射回來，避免信號電子信號在總線上會被信號線終端反射回來，避免信號的反射對節(jié)點(diǎn)正確讀取總線電壓非常重要。

22、在總線的兩個終的反射對節(jié)點(diǎn)正確讀取總線電壓非常重要。在總線的兩個終端加上終端電阻以終結(jié)總線，可以避免信號反射。端加上終端電阻以終結(jié)總線，可以避免信號反射。 CANCAN總線具有兩種邏輯狀態(tài)，隱性和顯性?？偩€具有兩種邏輯狀態(tài)，隱性和顯性。 隱性狀態(tài)下，隱性狀態(tài)下，VCAN-HVCAN-H和和VCAN-LVCAN-L被固定為平均電壓電平，被固定為平均電壓電平，兩者電壓差為兩者電壓差為0 0。 顯性狀態(tài)下，顯性狀態(tài)下，VCAN-HVCAN-H和和VCAN-LVCAN-L分別為分別為3.5V3.5V和和1.5V1.5V，兩者，兩者差分電壓大于差分電壓大于2V2V。如。如下圖所示。下圖所示。 隱性狀態(tài)隱

23、性狀態(tài)顯性狀態(tài)根據(jù)根據(jù)ISO 11898 ISO 11898 的的額定額定總線電平總線電平 4.1 CAN的技術(shù)規(guī)范的技術(shù)規(guī)范 CANCAN為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實(shí)時控制。分布實(shí)時控制。CANCAN的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的多路接線都可以使用的多路接線都可以使用CANCAN。在汽車電子行業(yè)里，使用。在汽車電子行業(yè)里，使用CANCAN連連接發(fā)動機(jī)控制單元、傳感器、防剎車系統(tǒng)、等等，其傳輸速接發(fā)動機(jī)控制單元、傳感器、防剎車系統(tǒng)、等等，其傳輸速度可達(dá)度可達(dá)1Mbit/s1Mbit

24、/s。同時，可以將。同時，可以將CANCAN安裝在卡車本體的電子控安裝在卡車本體的電子控制系統(tǒng)里，諸如車燈組、電氣車窗等等，用以代替接線配線制系統(tǒng)里，諸如車燈組、電氣車窗等等，用以代替接線配線裝置。裝置。 技術(shù)規(guī)范的目的是為了在任何兩個技術(shù)規(guī)范的目的是為了在任何兩個CANCAN儀器之間建立兼容儀器之間建立兼容性?？墒牵嫒菪杂胁煌姆矫?，比如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換性。可是，兼容性有不同的方面，比如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的解釋。為了達(dá)到設(shè)計透明度以及實(shí)現(xiàn)靈活性，根據(jù)的解釋。為了達(dá)到設(shè)計透明度以及實(shí)現(xiàn)靈活性，根據(jù)ISO/OSIISO/OSI參考模型，參考模型，CAN 2.0CAN 2.0規(guī)范細(xì)分為以下不同

25、的層次：數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范細(xì)分為以下不同的層次：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層和物理層( (如圖如圖4.4.1 1所示所示) )。 位編碼位編碼/解碼解碼 位定時位定時 同步同步 驅(qū)動器接收器特性驅(qū)動器接收器特性邏輯鏈路子層邏輯鏈路子層LLC 接收濾波接收濾波 超載通知超載通知 恢復(fù)管理恢復(fù)管理介質(zhì)訪問控制子層介質(zhì)訪問控制子層MAC 數(shù)據(jù)包裝數(shù)據(jù)包裝/解包解包 幀編碼幀編碼 介質(zhì)訪問管理介質(zhì)訪問管理 錯誤監(jiān)測錯誤監(jiān)測 出錯標(biāo)定出錯標(biāo)定 應(yīng)答應(yīng)答 串并轉(zhuǎn)換串并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層故障界定故障界定總線故障管理總線故障管理監(jiān)控器監(jiān)控器圖圖4.1 CAN的分層結(jié)構(gòu)和功能的分層結(jié)構(gòu)和功能1.CAN的分層

26、結(jié)構(gòu)的分層結(jié)構(gòu) 在以前版本的在以前版本的CANCAN規(guī)范中，數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范中，數(shù)據(jù)鏈路層的LLCLLC子層和子層和MACMAC子層的服務(wù)及功能分別被解釋為子層的服務(wù)及功能分別被解釋為“對象層對象層”和和“傳輸層傳輸層”。 邏輯鏈路控制子層邏輯鏈路控制子層(LLC)(LLC)的作用范圍如下：的作用范圍如下： 為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求以及數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)。為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求以及數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)。 確定由實(shí)際要使用的確定由實(shí)際要使用的LLCLLC子層接收哪一個報文。子層接收哪一個報文。 為恢復(fù)管理和過載通知提供手段。為恢復(fù)管理和過載通知提供手段。 MACMAC子層的作用主要是傳送規(guī)則，也就是控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)子層的

27、作用主要是傳送規(guī)則，也就是控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標(biāo)定、故障界定。位定時的一些普行仲裁、錯誤檢測、出錯標(biāo)定、故障界定。位定時的一些普通功能也可以看作是通功能也可以看作是MACMAC子層的一部分。子層的一部分。 物理層的作用物理層的作用是在不同節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)所有的電氣屬性進(jìn)是在不同節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)所有的電氣屬性進(jìn)行位的實(shí)際傳輸。行位的實(shí)際傳輸。 CANCAN具有以下的屬性：具有以下的屬性： 報文的優(yōu)先權(quán)報文的優(yōu)先權(quán) 保證延遲時間保證延遲時間 設(shè)置靈活設(shè)置靈活 時間同步的多點(diǎn)接收時間同步的多點(diǎn)接收 系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的連貫性系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的連貫性 多主機(jī)多主機(jī) 錯誤檢測和錯誤標(biāo)定錯誤檢測和錯誤標(biāo)定 只要

28、總線一處于空閑，就自動將破壞的報文重新傳輸只要總線一處于空閑，就自動將破壞的報文重新傳輸 將節(jié)點(diǎn)的暫時性錯誤和永久性錯誤區(qū)分開來，并且可以自動將節(jié)點(diǎn)的暫時性錯誤和永久性錯誤區(qū)分開來，并且可以自動關(guān)閉由關(guān)閉由OSI參考模型分層參考模型分層CAN結(jié)構(gòu)的錯誤的節(jié)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)的錯誤的節(jié)點(diǎn)。依據(jù)依據(jù)ISO/OSIISO/OSI參考模型的層結(jié)構(gòu)具有以下功能參考模型的層結(jié)構(gòu)具有以下功能: : 物理層物理層定義信號是如何實(shí)際地傳輸?shù)?，因此涉及到位時定義信號是如何實(shí)際地傳輸?shù)模虼松婕暗轿粫r間、位編碼、同步的解釋。技術(shù)規(guī)范沒有定義物理層的驅(qū)動間、位編碼、同步的解釋。技術(shù)規(guī)范沒有定義物理層的驅(qū)動器器/ /接收器特性，

29、以便允許根據(jù)它們的應(yīng)用，對發(fā)送媒體和接收器特性，以便允許根據(jù)它們的應(yīng)用，對發(fā)送媒體和信號電平進(jìn)行優(yōu)化。信號電平進(jìn)行優(yōu)化。 MACMAC子層是子層是CANCAN協(xié)議的核心。它把接收到的報文提供給協(xié)議的核心。它把接收到的報文提供給LLCLLC子層，并接收來自子層，并接收來自LLCLLC子層的報文。子層的報文。MACMAC子層負(fù)責(zé)報文分子層負(fù)責(zé)報文分幀、仲裁、應(yīng)答、錯誤檢測和標(biāo)定。幀、仲裁、應(yīng)答、錯誤檢測和標(biāo)定。MACMAC子層也被稱作故障子層也被稱作故障界定的管理實(shí)體監(jiān)管。此故障界定為自檢機(jī)制，以便把永久界定的管理實(shí)體監(jiān)管。此故障界定為自檢機(jī)制，以便把永久故障和短時擾動區(qū)別開來。故障和短時擾動區(qū)別

30、開來。 LLCLLC子層涉及報文濾波、過載通知、以及恢復(fù)管理。子層涉及報文濾波、過載通知、以及恢復(fù)管理。1 的基本概念的基本概念 （1 1）報文）報文 總線上的報文以不同的固定報文格式發(fā)送，但長度受限。總線上的報文以不同的固定報文格式發(fā)送，但長度受限。當(dāng)總線空閑時任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報文。當(dāng)總線空閑時任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報文。 （2 2）信息路由）信息路由 在在CANCAN系統(tǒng)里，系統(tǒng)里，CANCAN的節(jié)點(diǎn)不使用任何關(guān)于系統(tǒng)配置的報文的節(jié)點(diǎn)不使用任何關(guān)于系統(tǒng)配置的報文（比如，節(jié)點(diǎn)地址）。這樣不用依賴應(yīng)用層以及任何節(jié)點(diǎn)軟件（比如，節(jié)點(diǎn)地址）。這樣不用依賴應(yīng)用層以及任何節(jié)點(diǎn)

31、軟件和硬件的改變，就可以在和硬件的改變，就可以在CANCAN網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)靈活性。報文的內(nèi)容由識別符命名。識別符不指出報文的目的靈活性。報文的內(nèi)容由識別符命名。識別符不指出報文的目的地，但解釋數(shù)據(jù)的含義。因此，網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)可以通過報地，但解釋數(shù)據(jù)的含義。因此，網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)可以通過報文濾波確定是否應(yīng)對該數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。為確保報文在文濾波確定是否應(yīng)對該數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。為確保報文在CAN CAN 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)里同時被所有的節(jié)點(diǎn)接收（或同時不被接收），要通過多播和里同時被所有的節(jié)點(diǎn)接收（或同時不被接收），要通過多播和錯誤處理的原理實(shí)現(xiàn)的。錯誤處理的原理實(shí)現(xiàn)

32、的。 （3 3）位速率）位速率 不同的系統(tǒng)，不同的系統(tǒng)，CANCAN的速度不同。在一個給定的系統(tǒng)里，位的速度不同。在一個給定的系統(tǒng)里，位速率是唯一的，并且是固定的。速率是唯一的，并且是固定的。 （4 4）優(yōu)先權(quán)）優(yōu)先權(quán) 在總線訪問期間，識別符定義一個靜態(tài)的報文優(yōu)先權(quán)。在總線訪問期間，識別符定義一個靜態(tài)的報文優(yōu)先權(quán)。 （5 5）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求 通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請求另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請求另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠(yuǎn)程幀是由相同的識別符命相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠(yuǎn)程幀是由相同的識別符命名的。名的。 （6 6）仲裁）仲裁 只要

33、總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。具有較高只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。具有較高優(yōu)先權(quán)報文的單元可以獲得總線訪問權(quán)。如果優(yōu)先權(quán)報文的單元可以獲得總線訪問權(quán)。如果2 2個或個或2 2個以上的個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。 仲裁的仲裁的機(jī)制確保了報文和時間均不損失。當(dāng)具有相同識別機(jī)制確保了報文和時間均不損失。當(dāng)具有相同識別符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。 仲裁期間，每一個發(fā)送器都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總仲裁期間，每一個發(fā)送器都對發(fā)送位的電平

34、與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續(xù)發(fā)送。線電平進(jìn)行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續(xù)發(fā)送。如果發(fā)送的是一如果發(fā)送的是一“隱性隱性”電平而監(jiān)視的是一電平而監(jiān)視的是一“顯性顯性”電平（見電平（見總線值），那么單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)?？偩€值），那么單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。 （7 7）錯誤檢測）錯誤檢測 1)1)要進(jìn)行檢測錯誤，必須采取以下措施：要進(jìn)行檢測錯誤，必須采取以下措施： 監(jiān)視（發(fā)送器對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)監(jiān)視（發(fā)送器對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)行比較）行比較） 循環(huán)冗余檢查循環(huán)冗余檢查 位填充位填充 報文格式檢查報文格式

35、檢查 2) 2) 錯誤檢測的執(zhí)行錯誤檢測的執(zhí)行.錯誤檢測的機(jī)制要具有以下的屬性：錯誤檢測的機(jī)制要具有以下的屬性： 檢測到所有的全局錯誤檢測到所有的全局錯誤 檢測到發(fā)送器所有的局部錯誤檢測到發(fā)送器所有的局部錯誤 可以檢測到報文里多達(dá)可以檢測到報文里多達(dá)5 5個任意分布的錯誤個任意分布的錯誤 檢測到報文里長度低于檢測到報文里長度低于1515（位）的突發(fā)性錯誤（位）的突發(fā)性錯誤 檢測到報文里任一奇數(shù)個的錯誤檢測到報文里任一奇數(shù)個的錯誤 3)3)錯誤標(biāo)定和恢復(fù)時間錯誤標(biāo)定和恢復(fù)時間 任何檢測到錯誤的節(jié)點(diǎn)會標(biāo)志出損壞的報文。此報文會失任何檢測到錯誤的節(jié)點(diǎn)會標(biāo)志出損壞的報文。此報文會失效并將自動地開始重新

36、傳送。效并將自動地開始重新傳送。如果不再出現(xiàn)錯誤的話，從檢測如果不再出現(xiàn)錯誤的話，從檢測到錯誤到下一報文的傳送開始為止，恢復(fù)時間最多為到錯誤到下一報文的傳送開始為止，恢復(fù)時間最多為31個位的個位的時間。時間。 （8 8）故障界定）故障界定 CAN CAN節(jié)點(diǎn)能夠把永久故障和短暫擾動區(qū)別開來。故障的節(jié)節(jié)點(diǎn)能夠把永久故障和短暫擾動區(qū)別開來。故障的節(jié)點(diǎn)會被關(guān)閉。點(diǎn)會被關(guān)閉。 （9 9）總線值）總線值 總線有二個互補(bǔ)的邏輯值：總線有二個互補(bǔ)的邏輯值：“顯性顯性”或或“隱性隱性”?！帮@性顯性”位和位和“隱性隱性”位同時傳送時，總線的結(jié)果值為位同時傳送時，總線的結(jié)果值為“顯性顯性”。比如，。比如，在總線的

37、在總線的“寫與寫與”執(zhí)行時，邏輯執(zhí)行時，邏輯0 0代表代表“顯性顯性”等級，邏輯等級，邏輯1 1代代表表“隱性隱性”等級。等級。 （1010）應(yīng)答）應(yīng)答 所有的接收器檢查報文的連貫性。對于連貫的報文，接收所有的接收器檢查報文的連貫性。對于連貫的報文，接收器應(yīng)答，對于不連貫的報文，接收器作出標(biāo)志。器應(yīng)答，對于不連貫的報文，接收器作出標(biāo)志。 3 CAN報文報文傳送和幀結(jié)構(gòu)傳送和幀結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)準(zhǔn)幀 11位標(biāo)識符擴(kuò)展幀擴(kuò)展幀 29位標(biāo)識符幀類型幀類型 數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯誤幀和過載幀 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器?？偩€上傳輸：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器?？偩€上傳輸?shù)拇蠖嗍沁@個幀。的大

38、多是這個幀。 遠(yuǎn)程幀遠(yuǎn)程幀：由總線單元發(fā)出，請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)：由總線單元發(fā)出，請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）通過幀間空間與其他各幀分開。據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）通過幀間空間與其他各幀分開。 錯誤幀錯誤幀：任何單元一但檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀。：任何單元一但檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀。 過載幀過載幀：過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）：過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時。之間提供一附加的延時。 （1） 數(shù)據(jù)幀 由7個不同的場組成。數(shù)據(jù)場長度可為0 CAN2.0B存在標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展兩種幀格式 為了設(shè)計簡單，可以對標(biāo)準(zhǔn)格式執(zhí)行部分?jǐn)U

39、展，不一定要完全擴(kuò)展 可以用整個標(biāo)識符進(jìn)行報文濾波，也可以把標(biāo)識符屏蔽一部分進(jìn)行報文濾波仲裁場控制場數(shù)據(jù)場CRC場幀間空間幀結(jié)束幀起始ACK場幀間空間數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀的標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式 標(biāo)準(zhǔn)格式 擴(kuò)展格式仲裁場控制場數(shù)據(jù)場11位標(biāo)識符SOFRTRIDEr0DLC仲裁場控制場數(shù)據(jù)場11位標(biāo)識符SOFRTRIDEDLC18位標(biāo)識符 r1 r0SRR數(shù)據(jù)幀的標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式 幀起始（幀起始（SOFSOF）僅由一顯位構(gòu)成。所有站都必須同步于首先發(fā)送的那個幀起始前沿 仲裁場（標(biāo)準(zhǔn)格式）仲裁場（標(biāo)準(zhǔn)格式）由11位標(biāo)識符ID28 ID18、遠(yuǎn)程發(fā)送請求位RTR組成，其中ID高七位不可全為1（隱性）。 仲裁場

40、（擴(kuò)展格式）仲裁場（擴(kuò)展格式）由29位標(biāo)識符ID28 ID0、SRR位、IDE位、RTR位組成 SRR是隱性位，它用于替代標(biāo)準(zhǔn)格式的RTR位。 IDE=1（隱性）代表擴(kuò)展格式。IDE位在擴(kuò)展格式中位于仲裁場而在標(biāo)準(zhǔn)格式中位于控制場。數(shù)據(jù)幀的標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式 控制場控制場由6個位組成 數(shù)據(jù)長度碼數(shù)據(jù)長度碼DLC3DLC0指示數(shù)據(jù)場的字節(jié)數(shù)，08，其他數(shù)值不允許使用。 保留位保留位r1和r0必須為0，IDE(標(biāo)準(zhǔn)格式)=0 數(shù)據(jù)場：數(shù)據(jù)場：08個字節(jié)，8位/字節(jié)，MSB先發(fā) CRCCRC場場由15位CRC序列和1位CRC界定符組成。CRC界定符為一隱性位。保留位控制場數(shù)據(jù)場或CRC場數(shù)據(jù)長度碼仲

41、裁場IDE/r1r0DLC3DLC2DLC1DLC0數(shù)據(jù)幀的標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式 應(yīng)答場應(yīng)答場為2位，包括應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符，不進(jìn)行位填充。 在應(yīng)答間隙時間，發(fā)送器發(fā)隱位；所有正確接收到有效報文的接收器發(fā)一個顯位。 應(yīng)答界定符為隱位(1)。 幀結(jié)束：幀結(jié)束：由7個隱位組成，不進(jìn)行位填充。（2）遠(yuǎn)程幀需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送遠(yuǎn)程幀請求另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)幀遠(yuǎn)程幀的RTR位是隱性的，它沒有數(shù)據(jù)場，所以數(shù)據(jù)長度碼沒有意義。（3） 錯誤幀 錯誤幀由兩個不同的場組成，第一個場是不同站提供的錯誤標(biāo)志的疊加，第二個場是錯誤界定符。 錯誤標(biāo)志錯誤標(biāo)志分兩種，主動錯誤標(biāo)志（6個顯性位）和被動錯誤標(biāo)志（6個隱性位）

42、 檢測到錯誤條件的“錯誤主動”站發(fā)送主動錯誤標(biāo)志，這樣一來所有其他站都會檢測到錯誤條件并開始發(fā)送錯誤標(biāo)志。疊加在一起最多12個顯性位.錯誤標(biāo)志的重疊錯誤界定符幀間空間或過載幀錯誤幀數(shù)據(jù)幀錯誤標(biāo)志（3） 錯誤幀 檢測到錯誤條件的“錯誤被動”站發(fā)送被動錯誤標(biāo)志。從那時開始，等待6個相同極性的位，一旦等到，被動錯誤標(biāo)志就算完成 錯誤界定符錯誤界定符包括8個隱性位。一個站發(fā)送錯誤標(biāo)志以后，就發(fā)送一個隱性位，并一直監(jiān)視總線，直到發(fā)現(xiàn)一個隱性位，就發(fā)送其余7個隱性位。（4） 過載幀 過載幀包括兩個場：過載標(biāo)志（6個顯位及其疊加）和過載界定符（8個隱位） 導(dǎo)致發(fā)送過載標(biāo)志的條件：導(dǎo)致發(fā)送過載標(biāo)志的條件：接收

43、器內(nèi)部要求延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀，在間歇場第一或第二位檢測到一個顯性位,如果CAN節(jié)點(diǎn)在錯誤界定符或過載界定符的第8位（最后一位）采樣到一個顯性位，節(jié)點(diǎn)會發(fā)送一個過載幀（不是錯誤幀）。錯誤計數(shù)器不會增加。過載標(biāo)志的重疊過載界定符幀間空間或過載幀過載幀幀結(jié)束或錯誤界定符或過載界定符過載標(biāo)志（4） 過載幀 過載標(biāo)志過載標(biāo)志的形式與主動錯誤標(biāo)志一樣 一個站發(fā)出過載標(biāo)志，其他站都將檢測到過載條件并發(fā)出過載標(biāo)志。 過載界定符過載界定符的形式與錯誤界定符一樣。過載標(biāo)志發(fā)送后，站就監(jiān)視總線直到發(fā)現(xiàn)從顯位到隱位的跳變，然后發(fā)送其余7個隱性位。（5） 幀間空間間歇間歇場場 間歇場包括間歇場包括3 3個個“隱性

44、隱性”的位。間歇期間，所有的站均不允的位。間歇期間，所有的站均不允許傳送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀，唯一要做的是標(biāo)示一個過載條件。許傳送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀，唯一要做的是標(biāo)示一個過載條件?？偩€空閑總線空閑 總線空閑的時間是任意的。只要總線被認(rèn)定為空閑，任總線空閑的時間是任意的。只要總線被認(rèn)定為空閑，任何等待發(fā)送報文的站就會訪問總線。在發(fā)送其他報文期間，有報文被何等待發(fā)送報文的站就會訪問總線。在發(fā)送其他報文期間，有報文被掛起，對于這樣的報文，其傳送起始于間歇之后的第一個位?？偩€上掛起，對于這樣的報文，其傳送起始于間歇之后的第一個位?？偩€上檢測到的檢測到的“顯性顯性”的位可被解釋為幀的起始。的位可被解釋為幀的起始。

45、掛起傳送掛起傳送（暫停發(fā)送場）（暫停發(fā)送場） “ “錯誤被動錯誤被動”的站發(fā)送報文后，站就在下的站發(fā)送報文后，站就在下一報文開始傳送之前或總線空閑之前發(fā)出一報文開始傳送之前或總線空閑之前發(fā)出8 8個個“隱性隱性”的位跟隨在間的位跟隨在間歇的后面。如果與此同時另一站開始發(fā)送報文（由另一站引起），則歇的后面。如果與此同時另一站開始發(fā)送報文（由另一站引起），則此站就作為這個報文的接收器。此站就作為這個報文的接收器。間歇場總線空閑幀幀間空間幀CANCAN的位仲裁技術(shù)的位仲裁技術(shù) 01Arbi t rati on LostM odul e 1M odul e 2Bus Line顯性隱性失去仲裁節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)

46、2線上可見站3報文站1報文站2報文01111110000報文標(biāo)識符01001100000010011100001丟掉0100110000001001110000101001100000丟掉跟蹤位仲裁示意圖位仲裁示意圖 注意，總線中的信號持續(xù)跟蹤最后獲得總線讀取權(quán)的站的注意，總線中的信號持續(xù)跟蹤最后獲得總線讀取權(quán)的站的報文。報文。 這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在網(wǎng)絡(luò)最終確定哪這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在網(wǎng)絡(luò)最終確定哪一個站的報文被傳送以前，報文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送一個站的報文被傳送以前，報文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送了。所有未獲得總線讀取權(quán)的站都成為具有最高優(yōu)先權(quán)報文的了。所

47、有未獲得總線讀取權(quán)的站都成為具有最高優(yōu)先權(quán)報文的接收站，并且不會在總線再次空閑前發(fā)送報文。接收站，并且不會在總線再次空閑前發(fā)送報文。 CAN CAN具有較高的效率是因為總線僅僅被那些請求總線懸而具有較高的效率是因為總線僅僅被那些請求總線懸而未決的站利用，這些請求是根據(jù)報文在整個系統(tǒng)中的重要性按未決的站利用，這些請求是根據(jù)報文在整個系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。順序處理的。4 4 錯誤類型和界定錯誤類型和界定 5種錯誤類型：n 位錯誤：發(fā)送器監(jiān)視到總線位數(shù)值與發(fā)出的位數(shù)值不同。仲裁場填充位和應(yīng)答間隙發(fā)出隱位而檢測到顯位則例外n 填充錯誤：應(yīng)該使用位填充的地方出現(xiàn)第6個相同位。n CRC錯誤：計算結(jié)

48、果與收到的CRC不同n 形式錯誤：固定形式的位場中出現(xiàn)非法位(1)應(yīng)答錯誤：在應(yīng)答間隙，發(fā)送器未檢測到顯位4 4 錯誤類型和界定錯誤類型和界定 檢測到CRC錯誤，應(yīng)在應(yīng)答界定符后發(fā)送錯誤標(biāo)志；檢測到其他錯誤應(yīng)在下一位發(fā)送錯誤標(biāo)志。 節(jié)點(diǎn)的3 3種故障狀態(tài)種故障狀態(tài)：錯誤主動，錯誤被動，總線關(guān)閉 正常情況下節(jié)點(diǎn)是“錯誤主動錯誤主動”站站，此類站檢測到錯誤時發(fā)送主動錯誤標(biāo)志 出現(xiàn)錯誤較多的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)為“錯誤被動錯誤被動”站站，此類站檢測到錯誤時只能發(fā)被動錯誤標(biāo)志 出現(xiàn)太多錯誤時節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)為“總線關(guān)閉總線關(guān)閉”狀態(tài)狀態(tài)，此時節(jié)點(diǎn)不可對總線有任何影響（例如關(guān)閉輸出驅(qū)動器）4 4 錯誤類型和界定錯誤類型和界定

49、為了界定故障，在每個節(jié)點(diǎn)中都有兩種計數(shù)發(fā)送錯誤計數(shù)和接收錯誤計數(shù)，按照以下規(guī)則計數(shù)：n 接收器檢出錯誤時，接收錯誤計數(shù)器加1n 接收器在送出錯誤標(biāo)志后第一位檢出一個顯位，接收錯誤計數(shù)器加8n 發(fā)送器送出一個錯誤標(biāo)志時，發(fā)送錯誤計數(shù)器加8n 送出一個錯誤標(biāo)志或過載標(biāo)志時檢測到位錯誤，發(fā)送錯誤計數(shù)器加8(1)報文成功發(fā)送后發(fā)送錯誤計數(shù)器減14 4 錯誤類型和界定錯誤類型和界定n 報文成功接收后接收錯誤計數(shù)器減1，但若其127則將其置為119到127之間某數(shù)n 發(fā)送錯誤計數(shù)器127或接收錯誤計數(shù)器127，節(jié)點(diǎn)置“錯誤被動”狀態(tài)n 發(fā)送錯誤計數(shù)器255，節(jié)點(diǎn)置“總線關(guān)閉”狀態(tài)n 兩個計數(shù)器均小于等于1

50、27，錯誤被動節(jié)點(diǎn)置為錯誤主動節(jié)點(diǎn)n 在檢測到總線上連續(xù)11個隱位發(fā)生128次后，總線關(guān)閉節(jié)點(diǎn)變?yōu)殄e誤主動節(jié)點(diǎn)且兩個計數(shù)器清05 5 位定時與同步的基本概念位定時與同步的基本概念 一個標(biāo)稱的位時間分為：同步段、傳播段、相位緩沖段1、相位緩沖段2。 同步段用于同步各節(jié)點(diǎn)，正常情況下跳變沿落在此段內(nèi) 傳播段用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳輸延時 采樣點(diǎn)時刻讀取的電平代表這個位的電平同步段4時間份額1時間份額1位時間=10時間份額傳播段1時間份額4時間份額相位緩沖段1相位緩沖段2采樣點(diǎn)5 5 位定時與同步的基本概念位定時與同步的基本概念 時間份額由振蕩器周期分頻而得 各時間段長度為：同步段1份額，傳播段18份額，

51、相位緩沖段1，18份額，相位緩沖段2，Max(相位緩沖段1，信息處理時間)，其中信息處理時間=2份額。一個位的總時間份額數(shù)為825，可以編程。 同步的規(guī)則：n 在總線空閑時，只要檢測到一個隱性到顯性的邊沿，就執(zhí)行一次硬同步（以該邊沿作為同步段）n 在總線不空閑時，若邊沿落在同步段以外，則按其與同步段之差執(zhí)行再同步：5 5 位定時與同步的基本概念位定時與同步的基本概念n 再同步情況：邊沿落在同步段以后，則把所差份額加到相位緩沖段1n 再同步情況 ：邊沿落在同步段以前，則從相位緩沖段2減去所差份額n 再同步所加減的份額有個上限，該上限可取值14個時間份額，但不可大于相位緩沖段1。因為有位填充規(guī)則，

52、所以可用于再同步的邊沿在一定時間內(nèi)總會出現(xiàn)。最大可能時間間隔是29個位。一個位時間內(nèi)只能執(zhí)行一次同步一般只把隱性到顯性的邊沿用于同步CAN控制器的作用 完成CAN規(guī)范所規(guī)定的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層大部分功能 有微處理器接口，易于連接單片機(jī) 結(jié)構(gòu)分兩種類型，獨(dú)立IC或與單片機(jī)集成在一起，SJA1000屬于前者 屬于后者的有：PHILIPS的87C591、LPC2119，西門子的C167C，INTEL的80C196CA等 都遵循CAN2.0規(guī)范，掌握其中一種就可觸類旁通4 4 CAN CAN 通信控制器通信控制器 4.2 CAN通信控制器通信控制器 SJA1000 SJA1000SJA1000是一個獨(dú)

53、立的是一個獨(dú)立的CANCAN控制器，它在汽車和普通的工業(yè)應(yīng)用控制器，它在汽車和普通的工業(yè)應(yīng)用上有先進(jìn)的特征，適合于多種應(yīng)用特別在系統(tǒng)優(yōu)化診斷和維護(hù)方面上有先進(jìn)的特征，適合于多種應(yīng)用特別在系統(tǒng)優(yōu)化診斷和維護(hù)方面非常重要。非常重要。 SJA1000 SJA1000獨(dú)立的獨(dú)立的CANCAN控制器有控制器有2 2個不同的操作模式：個不同的操作模式： 1 1 BasicCANBasicCAN模式模式：和：和PCA82C200PCA82C200兼容。兼容。BasicCANBasicCAN模式是上電后默模式是上電后默認(rèn)的操作模式，因此用認(rèn)的操作模式，因此用PCA82C200PCA82C200開發(fā)的已有硬件和

54、軟件，可以直接開發(fā)的已有硬件和軟件，可以直接在在SJA1000SJA1000上使用而不用作任何修改。上使用而不用作任何修改。 2 PeliCAN2 PeliCAN模式模式：是新的操作模式。它能夠處理所有：是新的操作模式。它能夠處理所有CAN2.0BCAN2.0B規(guī)規(guī)范的幀類型。而且它還提供一些增強(qiáng)功能，使范的幀類型。而且它還提供一些增強(qiáng)功能，使SJA1000SJA1000能應(yīng)用于更寬能應(yīng)用于更寬的領(lǐng)域。的領(lǐng)域。 工作模式通過時鐘分頻寄存器中的工作模式通過時鐘分頻寄存器中的CANCAN模式位來選擇，復(fù)位時默模式位來選擇，復(fù)位時默認(rèn)模式是認(rèn)模式是Basic CANBasic CAN模式。模式。 B

55、asicCAN 模式：緩沖器長10 個字節(jié) 2 個標(biāo)識符字節(jié) 最多8 個數(shù)據(jù)字節(jié) PeliCAN 模式 這些緩沖器是13 個字節(jié) 1 字節(jié)幀信息 2 個或4 個標(biāo)識符字節(jié)標(biāo)準(zhǔn)幀或擴(kuò)展幀 最多8 個數(shù)據(jù)字節(jié)BasicCAN 模式接收緩沖器PeliCAN 模式接收緩沖器CAN控制器SJA1000在系統(tǒng)中的位置傳感器執(zhí)行元件MMI模塊控制器CAN控制器CAN收發(fā)器TXRX傳感器執(zhí)行元件MMI微控制器SJA100082C250TXRXCAN總線分布模塊1分布模塊21.SJA1000控制器的結(jié)構(gòu)發(fā)送緩沖區(qū)驗收濾波器接收FIFOCAN2.0B核心模塊接口管理邏輯主控制器收發(fā)器SJA1000CAN總線線路

56、CANCAN核心模塊：核心模塊：根據(jù)根據(jù)CANCAN規(guī)范控制規(guī)范控制CANCAN幀的發(fā)送和接收。幀的發(fā)送和接收。 接口管理邏輯：接口管理邏輯：用于連接外部主控制器。用于連接外部主控制器。SJA1000SJA1000通過復(fù)用的地通過復(fù)用的地址址/ /數(shù)據(jù)總線，與主控制器聯(lián)系。數(shù)據(jù)總線，與主控制器聯(lián)系。 發(fā)送緩沖器：發(fā)送緩沖器：用于存儲一個完整的擴(kuò)展的或標(biāo)準(zhǔn)的報文。當(dāng)主控用于存儲一個完整的擴(kuò)展的或標(biāo)準(zhǔn)的報文。當(dāng)主控制器初始發(fā)送時，接口管理邏輯會使制器初始發(fā)送時，接口管理邏輯會使CANCAN核心模塊從發(fā)送緩沖器讀核心模塊從發(fā)送緩沖器讀CANCAN報文。報文。 驗收濾波器：驗收濾波器：通過這個可編程的

57、濾波器能確定主控制器要接收哪通過這個可編程的濾波器能確定主控制器要接收哪些報文。些報文。 接收接收FIFOFIFO：用于存儲所有收到的報文，儲存報文的多少由工作模用于存儲所有收到的報文，儲存報文的多少由工作模式?jīng)Q定，最多能存儲式?jīng)Q定，最多能存儲3232個報文。個報文。 SJA1000發(fā)送緩沖器的布局CAN地址內(nèi)容16TX幀信息17TX標(biāo)識碼118TX標(biāo)識碼219TX數(shù)據(jù)字節(jié)120TX數(shù)據(jù)字節(jié)221TX數(shù)據(jù)字節(jié)322TX數(shù)據(jù)字節(jié)423TX數(shù)據(jù)字節(jié)524TX數(shù)據(jù)字節(jié)625TX數(shù)據(jù)字節(jié)726TX數(shù)據(jù)字節(jié)827未用28未用標(biāo)準(zhǔn)幀格式CAN地址內(nèi)容16TX幀信息17TX標(biāo)識碼118TX標(biāo)識碼219TX標(biāo)

58、識碼320TX標(biāo)識碼421TX數(shù)據(jù)字節(jié)122TX數(shù)據(jù)字節(jié)223TX數(shù)據(jù)字節(jié)324TX數(shù)據(jù)字節(jié)425TX數(shù)據(jù)字節(jié)526TX數(shù)據(jù)字節(jié)627TX數(shù)據(jù)字節(jié)728TX數(shù)據(jù)字節(jié)8擴(kuò)展幀格式SJA1000接收緩沖器(FIFO)的布局地址內(nèi)容(標(biāo)準(zhǔn)幀)內(nèi)容(擴(kuò)展幀)16RX幀信息RX幀信息17RX標(biāo)識碼1RX標(biāo)識碼118RX標(biāo)識碼2RX標(biāo)識碼219RX數(shù)據(jù)字節(jié)1RX標(biāo)識碼320RX數(shù)據(jù)字節(jié)2RX標(biāo)識碼421RX數(shù)據(jù)字節(jié)3RX數(shù)據(jù)字節(jié)122RX數(shù)據(jù)字節(jié)4RX數(shù)據(jù)字節(jié)223RX數(shù)據(jù)字節(jié)5RX數(shù)據(jù)字節(jié)324RX數(shù)據(jù)字節(jié)6RX數(shù)據(jù)字節(jié)425RX數(shù)據(jù)字節(jié)7RX數(shù)據(jù)字節(jié)526RX數(shù)據(jù)字節(jié)8RX數(shù)據(jù)字節(jié)627RX數(shù)據(jù)字節(jié)7

59、28RX數(shù)據(jù)字節(jié)8SJA1000接收標(biāo)準(zhǔn)幀報文的單濾波器配置SJA1000接收擴(kuò)展幀報文的單濾波器配置SJA1000接收標(biāo)準(zhǔn)幀報文的雙濾波器配置SJA1000接收擴(kuò)展幀報文的雙濾波器配置圖圖4.14.16 6 SJA1000 SJA1000 控制器功能框圖控制器功能框圖 2.SJA1000控制器功能框圖控制器功能框圖 2.SJA1000 2.SJA1000控制器功能框圖控制器功能框圖 （1)1) 接口管理邏輯（接口管理邏輯（IMLIML）接口管理邏輯解釋來自接口管理邏輯解釋來自CPU CPU 的的命令，控制命令，控制CAN CAN 寄存器的尋址，向主控制器提供中斷信息寄存器的尋址，向主控制器提

60、供中斷信息和狀態(tài)信息。和狀態(tài)信息。 （2)2) 發(fā)送緩沖器（發(fā)送緩沖器（TXBTXB） 發(fā)送緩沖器是發(fā)送緩沖器是CPU CPU 和和BSPBSP（位（位流處理器）之間的接口，能夠存儲發(fā)送到流處理器）之間的接口，能夠存儲發(fā)送到CANCAN網(wǎng)絡(luò)上的完網(wǎng)絡(luò)上的完整信息，緩沖器長整信息，緩沖器長1313個字節(jié)，由個字節(jié)，由CPU CPU 寫入、寫入、BSP BSP 讀出。讀出。 （3)3)接收緩沖器（接收緩沖器（RXBRXB，RXFIFORXFIFO） 接收緩沖器是驗收接收緩沖器是驗收濾波器和濾波器和CPUCPU之間的接口，用來儲存從之間的接口，用來儲存從CAN CAN 總線上接收的總線上接收的信息。