CAN总线协议.

CAN基本通讯协议培训CAN的基本介绍CAN是ControllerAreaNetwork的缩写（以下称为CAN），它是一种国际标准化的串行通信协议。出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。在这种背景下，提出了CAN总线。CAN总线在汽车上的应用CAN总线的特点多主控制在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。系统的柔软性总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。通信速度根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。通讯波特率5K——1MBPS实时性好，CSMA采用无时间损耗总线仲裁方式；采用发送帧优先权方式；可靠性好，采用CRC校验等容错方式，如果接受出现错误，则自动重发。CAN信号的传输CAN信号在总线上的传输是采用差分电压作为数字信号进行传输的。差分电压状态有两种，当总线的两根线有2V的压差时，这时总线称为显性状态，当总线的两根线电压相等时称为隐性状态。一般CAN协议定义显性定义为数字0，而隐性定义为数字1。CAN分为：高速CAN（125K—1MBPS）低速CAN（40K—125KBPS）RT120ΩRT120ΩECU2ECUn...CANHCANLStubs0.3m终端电阻可以放在ECU内部Twisted-pairmedia•波特率最高1M，汽车常用500K•总线长度最大40m•最多16个节点•总线两端各有2个120欧姆电阻3.5V2.5V1.5VrecessivedominantrecessiveCANHCANLGndVccRxTxECU1101•CANH通过MOS管接高•CANL通过MOS管接低•隐性状态时，总线差分电压为0v•显性状态时，总线差分电压为2v•共模电压2.5v3.5V2.5V1.5VrecessivedominantrecessiveCANHCANL101ECU2ECUn...CANHCANLTwisted-pairmedia•波特率125kbps•总线错误时，自动切换到单线模式•总线最大总长度40m•节点最多32个3.5V1.5VrecessivedominantrecessiveCANHCANLGndVccRxTxECU10VVccRHRL1013.5V1.5VrecessivedominantrecessiveCANHCANL0VVcc101•CANH通过终端电阻RH接地•CANL通过终端电阻RL接Vcc•隐性状态时，总线差分电压为-5v•显性状态时，总线差分电压为2v•差分电压阀值通常设为-3.2v•强抗干扰性CAN消息帧数据帧遥控帧错误帧过载帧帧间隔数据帧用于发送单元向接收单元传送数据的帧。帧起始标志一个数据帧或者远程帧的开始。仲裁段包括报文标识位和远程发送申请位（RTR）。识别符主要的高7位不能全部为隐性控制段由6个位组成，主要表示数字段的字节数。其中前两位保留。数字段最多可以发送8个字节的数字量。CRC段检查帧是否传输错误的帧。ACK段用来接收是否正常接收的。帧结束表示该帧的结束段，由7个隐性位组成。遥控帧接收单元向发送单元请求发送数据所用的帧。和数据帧结构相比，主要是少了数据段这一块。遥控帧的CRC位是隐性位，没有数据的数据帧和遥控帧可以通过CRC位来进行区分。遥控帧的数据长度码以所请求数据帧的数据长度码表示。错误帧用于在接收和发送消息时检测出错误通知错误的帧。错误帧由错误标志和错误界定符构成。错误界定符主要由八个隐性位组成。错误标志主要包括两种方式：主动错误标志，主要由六个显性位组成被动错误标志，主要由六个隐性位组成。过载帧过载帧是用于接收单元通知尚未完成接收准备的帧。其结构主要也是由过载标志和过载界定符组成。帧间隔用于分隔数据帧和遥控帧的帧。延迟传送，8个隐性位组成。只有在处于被动错误状态的单元刚发送一个消息后的帧才包括此段。优先级（仲裁）在总线空闲的时候，最先开始发送消息的单元获得发送优先。多个单元同时开始发送时，各发送单元从仲裁段的第一位开始进行仲裁。连续输出显性电平最多的单元可继续发送。仲裁的过程如下图：具有相同ID的数据帧和遥控帧进行竞争时，由于数据帧的CRC位为隐性位，因此在竞争的时候获胜，数据帧具有优先权。相同ID的标准数据帧和扩展数据帧在一起竞争的时候，标准数据帧具有优先权。位填充位填充是为防止突发错误而设定的功能。当同样的电平持续5位时则添加一个位的反型数据。CAN总线的层结构CAN遵从OSI模型，按照OSI基准模型，CAN结构划分为两层：数据链路层和物理层。数据链层主要分为两个部分：逻辑链路控制（LLC-logiclinkcontrol）媒体访问控制层（MAC-mediumaccesscontrol）LLC子层提供的功能主要包括：帧接收滤波、超载通告和恢复管理。MAC层的功能：1.发送功能包括：①发送数据封装包括接收LLC帧，并接口控制信息；CRC循环计算；通过向LLC帧附加SQF，RTR位，保留位，CRC位，ACK和EOF构造MAC帧。②发送媒体访问管理包括确认总线空闲之后开始发送过程；MAC帧串行化；插入填充位；在丢失仲裁的情况下，退出仲裁并转入接收方式；错误检测（监控和格式校验）；应答校验；确认超载条件；构造超载帧，并发送；构造出错帧并发送；输出串行位流至物理层并准备发送。2.接收功能包括：①接收媒体访问管理包括由物理层接收串行位流,解除串行结构并重新构筑帧结构，检测填充位，带误检测，发送应答，构造错误帧并开始发送，确认超载条件，重激活超载帧结构并开始发送。②接收数据卸载包括：由接收帧中去除MAC特定信息，输出LLC帧和接口控制信息至LLC子层。CAN网络的应用实例：CAN网络应用框图谢谢大家！