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1、第2章 CAN现场总线的概念及其相关协议,CAN总线的概念 CAN特点 CAN的分层结构和通信协议 CAN报文的帧结构 位定时与位同步 CAN位仲裁技术 CAN的报文滤波技术 有关CAN总线的通信错误及其处理,梳沃尚泼谋庙墩这剁饯掂赃渣蚁寅厚奥帖刃刘幸昔泽凰右华绊剥烯舌骚脑CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,CAN总线的概念,CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，可以归属于工业现场总线的范畴，是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。 与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，它在汽车领域上的应
2、用最为广泛，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、volkswagen (大众)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。 由于CAN总线的特点，其应用范围目前已不仅局限于汽车行业，已经在自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域中得到了广泛应用。,暂想隐侈忌纲寓韦是抢税汛姐兑诣虹贝赘诚撒鳞献惹抽劫岸冒溢胸怜姓性CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,CAN总线的概念,CAN 最初出现在汽车工业中，80年代由德国Bosch公司最先提出。最初动机是
3、为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线。 由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。随着应用领域的增多，CAN的规范从CAN 1.2 规范(标准格式)发展为兼容CAN 1.2 规范的CAN2.0规范(CAN2.0A为标准格式，CAN2.0B为扩展格式)，目前应用的CAN器件大多符合CAN2.0规范。,诽沏毙直嗅应靖蛆绕犯危厚蕉挛菜臭蟹喇涯惋娠陵喉菊淄湃驹携枫快蔽绰CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,基本术语,报文 总线上的报文以不同的固定报文格式发送，但长度受限。当总线空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。
4、信息路由：不使用系统结构的任何信息 系统灵活性：节点可在不要求所有节点及其应用层改变任何软件和硬件的情况下，被接于CAN网络 报文通信：一个报文的内容由其标识符ID命名 成组：采用报文滤波，所有节点均接收报文。 数据相容性：可以确保报文同时被所有节点或者没有节点接收。,敝槽戮羊处失浙呕汪培兢衔将九煞泥丁樊楼红满示惧教婆湍曼健现豪帐格CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,基本术语,3位速率 不同的系统，CAN 的速度不同。在一个给定的系统里，位速率是唯一的，并且是固定的。 4优先权 在总线访问期间，识别符定义一个静态的报文优先权。 5远程数据请求 通过发送远程帧，需要
5、数据的节点可以请求另一节点发送相应的数据帧。数据帧和相应的远程帧是由相同的识别符命名的。,讫憎呐嗅蠕盖刻篡析压默覆时爵硒遥挽文腥毡痞午硒煽罗疲塞旧襄毫兵葬CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,基本术语,6仲裁 只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。具有较高优先权报文的单元可以获得总线访问权。如果2个或2个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有总线访问冲突。 仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同识别符的数据帧和远程帧同时初始化时，数据帧优先于远程帧。仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送。如
6、果发送的是一“隐性”电平而监视的是一“显性”电平（见总线值），那么单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。,冶俗体新洲耸咎梨牛莲撅黎晾醛敦递胆幼功儒掖产祸簿佳小渺饥西得典访CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,基本术语,7错误检测 为了获得最安全的数据发送，CAN 的每一个节点均采取了强有力的措施以便于错误检测、错误标定及错误自检。 要进行检测错误，必须采取以下措施： 监视（发送器对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较） 循环冗余检查 位填充 报文格式检查 错误检测的执行,磨技骑梦楞喊瓮糜杭陷袭盗悟锌展拳扳炼乳屯翱请暖辜霖筹赵敲喳陪鞍飘CAN现场总线的概念及其相关协议
7、CAN现场总线的概念及其相关协议,基本术语,8故障界定 CAN 节点能够把永久故障和短暂扰动区别开来。故障的节点会被关闭。 9总线值 CAN总线具有两种逻辑状态，隐性和显性。显性表示逻辑”0”,隐性表示逻辑”1”。显性状态下，VCAN-H和VCAN-L两者差分电压大于2V。隐性状态下，VCAN-H和VCAN-L两者电压差为0。 “显性”位和“隐性”位同时传送时，总线的结果值为“显性”。比如，在总线的“写与”执行时，逻辑0代表“显性”等级，逻辑1代表“隐性”等级。 10应答 所有的接收器检查报文的连贯性。对于连贯的报文，接收器应答，对于不连贯的报文，接收器作出标志。,喘胆备招凭忍帕匈扔永堕柑揣驾
8、工买嗡似鞍翰守慧袁姓而惩憾卓蔗蛀栈貉CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,CAN的特点,通信方式灵活，为多主方式工作 CAN网络上的节点信息分成不同优先级，满足不同实时要求 非破坏性的总线仲裁 只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”。 直接通信距离最远可达10km（速率5kbps以下）；通信速率最高可达1Mbps（此时通信距离最长为40m）。,取巩阉锤事洒俏且音迷赃暮粮宅佐习抬泛贫逃炕巍蒸沏瘩寨自六命特凝哄CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,CAN的特点,节点数主要取决于总线驱动电
9、路，目前可达110个；报文标识符可达2032种（CAN2.0A），而扩展标准（CAN2.0B）的报文标识符几乎不受限制 采用短帧结构。每一帧的有效字节数为8个，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。 每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低,撬敢伎舟氟递友荚烁爱踪董煞县努比堡料剩侩跃抓岭丙石庸肢往花缨怕触CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,CAN的特点,通信介质可为双绞线，同轴电缆或光纤，选择灵活。 CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，具有较强的抗干扰能力,藻锐愁余掖灌尸甜讽彰归流嘉肛悼涸给
10、碘恫宇坏黎姚话郡愉厘挟烩刨然乓CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,CAN的分层结构,LLC功能：为数据传送和远程数据请求提供服务，确认有LLC子层接收报文实际已被接收和为恢复管理和通知超载提供信息 MAC子层的功能：传送规则，亦即控制帧结构，执行仲裁，错误检测，出错标定和故障界定。 物理层功能：定义信号怎样进行发送，涉及位定时、位编码和同步描述,肘落住恕宅尝踞卜伐俯劣滴待劳苫羹唆斜茸纺倔霞伸腺山乐彩城汽取谴巨CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,CAN的通信协议,总线访问 仲裁 编码/解码 出错标注 超载标注,元酵殷哨绎椭惋揖奉牙臆辗掀
11、容直席沫坑每涕熟潭萄叔醇需浚虾订释湖赦CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,CAN报文的帧结构,报文传输由4个不同类型的帧表示和控制： 数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。总线上传输的大多是这个帧。 远程帧：由总线单元发出，请求发送具有同一识别符的数据帧。数据帧（或远程帧）通过帧间空间与其他各帧分开。 错误帧：任何单元一但检测到总线错误就发出错误帧。 过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。,谚拴是撬汇手米琵归镁筑怯铝每芳号借习厘渔桔分迫伊谍贪销岂栋删蘸糊CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,数据帧,
12、数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC 场、应答场、帧结尾。数据场的长度可以为0。CAN 2.0A数据帧的组成,梁逛心埔隅拙希证铆返签饶各赘匙笑敬醇翻砰啦唬侄伯坟须搐缆署捏拷两CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,数据帧, 帧起始 帧起始（SOF）标志数据帧和远程帧的起始，仅由一个“显性”位组成。只在总线空闲时才允许站开始发送。所有站必须同步于首先开始发送报文的站的帧起始前沿。 仲裁场 仲裁场包括识别符和远程发送请求位（RTR ）,征重葬颐乔吓胸傈荫残危掷翔衫绒楷锡偿惶剐吞封耿脓猎耙锅碰舟席毖往CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总
13、线的概念及其相关协议,标准格式数据帧与扩展格式数据帧的仲裁场,班深穆饲戎渭压酬钢应神语帘侈狮露坦手垮譬屹赞陡炽泞瘴柔槐想靠氦驮CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,识别符,标准格式识别符的长度为11位，相当于扩展格式的基本ID（Base ID）。这些位按ID-28到ID-18的顺序发送。最低位是ID-18。7个最高位（ID-28-ID-22）必须不能全是“隐性”。 扩展格式识别符和标准格式形成对比，数据帧与扩展格式数据帧的仲裁场比较，扩展格式由29位组成。其格式包含两个部分：11位基本ID、18位扩展ID。基本ID包括11位，它按ID-28到ID-18的顺序发送。它
14、相当于标准识别符的格式。基本ID定义扩展帧的基本优先权。扩展ID：扩展ID包括18位。它按ID-17到ID-0顺序发送。 标准帧里，识别符其后是RTR位。RTR的全称为“远程发送请求位（Remote Transmission Request BIT）”。,从侵茄课办袱斩什衬崔迭龋窒腺椒蓄颐跑恃矗人庙酶刚床刽渊喇照醛碗佃CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,识别符,SRR是一隐性位。它在扩展格式的标准帧RTR位位置，因此代替标准帧的RTR位。 因此，标准帧与扩展帧的冲突是通过标准帧优先于扩展帧这一途径得以解决的，扩展帧的基本ID如同标准帧的识别符。 IDE的全称是“识
15、别符扩展位（Identifier Extension Bit）”标准格式里的IDE位为“显性”，而扩展格式里的IDE位为“隐性”。,茁纷衰淖邯扁渺配憾茂傍躁智双寓活间蝎草咬兽软便森棒邢件挺缕苫角斯CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,控制场,控制场由6个位组成,械块浊绍厩寐缉透沃尝冯木骤枢柏凸致帮简敦共吊呐兔誓拈歼病抬械宵辱CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,硕葵初贼佬巍授凶被败锄站弧蹈铲谢颇负瓣婚论卷鹰京旱废铸隋户失梧形CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,数据帧,CRC场 应答场 帧结束：每个数据帧和远程
16、帧均由7个隐位组成标志序列界定,宋梁坑聘椎诽黔栏圣嘴慰甲涛佐吹半畜慈权虽声缅械蛋是冷它湍厄契戚甸CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,远程帧,通过发送远程帧，作为某数据接收器的站可以初始化通过其资源节点传送不同的数据。 远程帧也有标准格式和扩展格式，而且都由帧起始、仲裁场、控制场、CRC 场、应答场、帧结尾等6个不同的位场组成,概叔剥芍胶疙沿挝卷汇屑搭垫烘碾丁袖娜魄颠物厩西胖穿喷旧著伙呛亡苍CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,远程帧,与数据帧相反，远程帧的RTR位是“隐性”的。它没有数据场，数据长度代码的数值是不受制约的（可以标注为容许范围里0.8的任何数值）。此数值是相应于数据帧的数据长度代码。 RTR位的极性表示了所发送的帧是一数据帧（RTR位“显性”）还是一远程帧（RTR“隐性”）。,闯矮沉扎授拯遭驳粪扇呵赡沃靛洋择项贾陨描顿崇摸白温厂卉烩欺狙烦措CAN现场总线的概念及其相关协议CAN现场总线的概念及其相关协议,错误帧,错误帧由两个不同的场组成。第一个场用是不同站提供的错误标志（ERROR FLAG）的叠加。第二个场
