00_CAN基础_new

恒润科技公司主要内容„概述„CAN总线标准„数据链路层通信机制数据帧错误检测帧格式位定时与同步„物理层高速CAN低速容错CAN北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的起源™CAN—ControllerAreaNetwork—是20世纪80年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的起源™传统的汽车线束连接PowertrainControlEngineControlActiveSuspensionABS/ASRTransmissionControlDoorControlAirbagAirConditionSeatControlPowerLocksLightControlBodyControlDashboard北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的起源™汽车的CAN网络PowertrainControlBodyControlDashboardDoorControlAirbagAirConditionSeatControlPowerLocksLightControlEngineControlActiveSuspensionABS/ASRTransmissionControlCANCAN北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的历史™1983年，Bosch开始研究车上网络技术™1986年，Bosch在SAE大会公布CAN协议™1987年，Intel和Philips先后推出CAN控制器芯片™1991年，Bosch颁布CAN2.0技术规范，CAN2.0包括A和B两个部分™1991年，CAN总线昀先在BenzS系列轿车上实现北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的历史™1993年，ISO颁布CAN国际标准ISO-11898™1994年，SAE颁布基于CAN的J1939标准™2003年，Maybach发布带76个ECU的新车型（CAN，LIN，MOST）™2003年，VW发布带35个ECU的新型Golf……™未来，CAN总线将部分被FlexRay所取代，但CAN总线将仍会被持续应用相当长的时间北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性™采用双线差分信号™协议本身对节点的数量没有限制，总线上节点的数量可以动态改变™广播发送报文，报文可以被所有节点同时接收北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性™多主站结构，各节点平等，优先权由报文ID确定™每个报文的内容通过标识符识别，标识符在网络中是唯一的‰标识符描述了数据的含义‰某些特定的应用对标识符的分配进行了标准化™根据需要可进行相关性报文过滤CANCANCANCANCANIDDataCAN北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性™保证系统数据一致性‰CAN提供了一套复杂的错误检测与错误处理机制，比如CRC检测、接口的抗电磁干扰能力、错误报文的自动重发、临时错误的恢复以及永久错误的关闭错误检测错误处理北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性™使用双绞线作为总线介质，传输速率可达1Mbps，总线长度=40米,™采用NRZ和位填充的位编码方式01040100200100010000/m51020501002005001000/kbps位速率与总线长度的关系NRZ和位填充北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性总结™总线访问—非破坏性仲裁的载波侦听多路访问/冲突避免CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance)‰载波侦听，网络上各个节点在发送数据前都要检测总线上是否有数据传输¾网络上有数据Î不发送数据，等待网络空闲¾网络上无数据Î立即发送已经准备好的数据‰多路访问，网络上所有节点收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的‰冲突避免，节点在发送数据过程中要不停地检测发送的数据，确定是否与其它节点数据发生冲突北京经纬恒润科技有限公司主要内容„概述„CAN总线标准„数据链路层通信机制数据帧错误检测帧格式位定时与同步„物理层高速CAN低速容错CAN北京经纬恒润科技有限公司总线标准„OSI参考模型™底层标准化™高层协议CAN2.011898CANopenDeviceNetJ1939SDS……CAN北京经纬恒润科技有限公司总线标准„底层标准™CAN2.0‰2.0A--将29位ID视为错误‰2.0BPassive--仅识别11位ID数据帧‰2.0BActive--可识别11位和29位两种ID数据帧北京经纬恒润科技有限公司总线标准„底层标准™ISO1189821PLSPMAMDILLCMACOSICAN2.0CANISO11898-1ISO11898-2ISO11898-3CANCANCANISO11898CANRoadvehicles--Controllerareanetwork(CAN)‡ISO11898-1：2003Part1:Datalinklayerandphysicalsignalling‡ISO11898-2：2003Part2:High-speedmediumaccessunit‡ISO11898-3：2006Part3:Low-speed,fault-tolerant,medium-dependentinterface‡ISO11898-4：2004Part4:Time-triggeredcommunication‡ISO11898-5：2007Part5:High-speedmediumaccessunitwithlow-powermode北京经纬恒润科技有限公司总线标准„各层执行功能‡LLC,LogicalLinkControl逻辑链路控制‡MAC,MediumAccessControl媒介访问控制‡PLS,PhysicalSignalingSublayer物理信令子层‡PMA,PhysicalMediumAttachment物理介质连接‡MDI,MediumDependentInterface介质相关接口LogicLinkControlAcceptancefilteringOverloadnotificationRecoverymanagement2MediumAccessControlDataencapsulation/decapsulationFramecoding(stuffing,destuffing)MediumaccessmanagementErrordetectionErrorsignallingAcknowledgementSerialization/deserialization1PhysicalSignallingBitencoding/decodingBittimingSynchronizationPhysicalMediumAttachmentDriver/receivercharactericsMediumDependentInterfaceConnectors北京经纬恒润科技有限公司主要内容„概述„CAN总线标准„数据链路层通信机制数据帧错误检测帧格式位定时与同步„物理层高速CAN低速容错CAN北京经纬恒润科技有限公司主要内容„概述„CAN总线标准„数据链路层通信机制数据帧错误检测帧格式位定时与同步„物理层高速CAN低速容错CAN北京经纬恒润科技有限公司通信机制„报文发送™节点发送报文时要检测总线状态‰只有总线处于空闲，节点才能发送报文‰在发送报文过程中进行“回读”，判断送出的位与回读的位是否一致北京经纬恒润科技有限公司通信机制„报文发送™“线与“机制‰通过ID进行仲裁‰显性位能够覆盖隐性位ÎID值越小，报文优先级越高只听只听北京经纬恒润科技有限公司通信机制„报文发送™非破坏性仲裁‰退出仲裁后进入“只听”状态‰等待总线再次空闲时进行报文重发北京经纬恒润科技有限公司通信机制如图所示，A、B、C、D四个节点在不同的时刻分别往总线上发送ID为5、7、3、6的消息。请画出消息在总线上出现的顺序（假设每帧报文的传输时间占3格）。CANnodeBCANnodeACANnodeCCANbusCANnodeD55573636练习1：CAN总线访问仲裁机制北京经纬恒润科技有限公司答案：CAN总线访问仲裁机制北京经纬恒润科技有限公司通信机制„报文接收过滤™通过滤波器，节点可以对接收的报文进行过滤CANCANCANCANCANIDDataCAN接收滤波器(AcceptanceFilter)报文的过滤过程010010100010100XXXXX掩码(Mask)选择器(SelectororCode)标识符(ID)允许通过的ID„接收规则：比较消息ID与选择器中和接收过滤相关位是否相同„接收过滤相关位：由掩码定义™1=与消息过滤有关™0=与消息过滤无关‰如果相关Î接收；如果不相关Î过滤北京经纬恒润科技有限公司通信机制„NRZ编码与位填充™NRZ编码‰确保报文紧凑Î相同带宽下信息量更大‰不能保证足够的跳变延用于同步，带来节点间计时器误差的累计Î位填充NRZ编码与曼彻斯特编码比较北京经纬恒润科技有限公司通信机制„NRZ编码与位填充™位填充‰发送节点进行位填充发送5个连续的相同极性位后，自动插入一个极性相反的位‰接收节点清除填充CAN1112345112345123451北京经纬恒润科技有限公司通信机制„NRZ编码与位填充™NRZ（非归零）编码‰NRZ编码确保报文紧凑Î在相同带宽情况下，NRZ编码方式的信息量更大‰NRZ不能保证有足够的跳变延用于同步，容易带来节点间计时器误差的累积Î位填充Î保证有足够的跳变沿用于同步NRZ编码与曼彻斯特编码比较北京经纬恒润科技有限公司http