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1、 CAN总线的基本工作原理会议局域网参会人员节点参会人员身份ID会议议题报文参会人员发 言顺 序 裁定仲裁CAN总线的基本工作原理跟其他总线一样，CAN总线的通信也是通过一种类似于“会议” 的机制实现的，只不过会议的过程并不是由一方（节点）主导，而 是，每一个会议参加人员都可以自由的提出会议议题（多主通信模 式），二者对应关系如下：CAN总线工作原理请求发言发言优先权开始发言发言参会人员 信息反馈反馈 结束发言帧起始仲裁开始发送0/1接收成功 应答错误检测 帧结尾一帧报文CAN总线网络结构Data Link LayerPhysical LayerApplication LayerS A E J
2、 1 9 3 9信号传输、抗干扰位定时、同步位编解码如何将29ID分类j1939组织架构协议查找总线仲裁机制位填充机制机制can报文帧结构报文打包can总线容错网络负载率信号电平单片机总线控制器总线收发器CAN总线网络节点结构j1939本质何为CAN收发器？按照BOSCH CAN总线标准将0或1逻辑信号转换为 标准中规定的电平，同时有反馈功能CAN总线上的电平CAN2.0A/B标准规定：总线空闲时，CAN_H和CAN_L上的电压为2.5V在数据传输时，显性电平（逻辑 0）：CAN_H 3.5V隐性电平（逻辑 1）：CAN_H 2.5VCAN_L 1.5VCAN_L 2.5V显性电平隐性电平CA
3、N总线的硬件抗干扰（1）共模电感作用：共模电压有较大的感 抗，差模电压感抗为零，相当于电感滤波。 对共模电流有较大的阻碍作用。CAN总线的硬件抗干扰（2）1 终端电阻终 端 电 阻 120 欧姆 并非固定不 变，这跟使 用的导线有 关！ISO11898的推荐值数据链路层何为CAN控制器？CAN控制器主要实现了两部分的功能，1：数据链路层 的全部功能；2：物理层的位定时功能也就是BOSCH CAN 2.0A/B中规定的部分总线长度的限制位定时、同步CAN总线控制器按照时间片的概念将每一个bit的时间划分成了n个时间片。这样做的目的就是为了实现CAN总线的同步、保证不同节点间时间的一致性。如：晶振
4、和CAN CLOCK 频率均为4MHz，那么每 一个时间片最小时间就 为0.25s，通信波特率 为250Kbit/s，那么每一 个bit的时间就为4s， 因此，每一个bit 的总的 时间片数目就为16 。当 然可以进一步提高晶振 频率，使得每一个bit 被 划分的更加细致。CAN2.0A/B将每一个bit的时间划分成了4段，同步段、传 输段、相位段1和相位段2，每一段占用一定的时间片同步的概念假设两个节点的时间完全一致（即晶振完全相同，没有误 差），信号经过T延时后到达节点B，此时节点B就以当前时 刻为基准进行位定时，因为二者的时钟完全一致，因此，节 点B的采样不会出现任何问题，即节点B总是能
5、采样到A节点 发出的总线电平。硬同步只发送在一个帧的起始。T采样点采样点同步的概念假设传输没有延时，但是节点A和节点B的晶振有误差， 那么由上图可以看出，虽然硬同步已经实现，但是节点B的 采样点却不能够采样到当前时刻的数据，而是上一时刻的 数据，即节点B的时间跑的慢了。那么CAN总线控制器如 何处理该问题呢？ 通过重同步的机制实现。采样点采样点同步的概念CAN总线控制器通过在一帧数据的传输过程进行重同步保证一帧报文 的顺利传输，重同步的本质为：增加或减少自己的位定时时间（如：增加 12个时间片）来和总线上的其他节点同步。为了实现重同步，CAN总线控制器必须要通过位填充实现， 即：如果CAN总线
6、控制器发现报文里有5个连续相同的位，就 会在第六位填充一位相反的数据位（该数据位只是为了总线安 全才考虑的），同步发生在隐性电平（逻辑1）向显性电平（逻 辑0）转换的跳变沿。Can总线报文帧结构CAN总线共有四种报文：1 数据帧 2 远程帧3 错误帧4 过载帧数据帧定义帧起始：1bit。从图中看出，在帧间隙后由逻辑1（至少两个bit）向 逻辑 0 的跳变就被认为是帧起始，它的作用就是为了硬同步。仲裁场：由29bit的ID标示符和IDE、SRR、RTR位构成。IDE位用 于标示该帧是扩展帧（29bit ID）还是标准帧（11bit ID）；SRR在扩展 帧 中 为 一 隐 性 位 ； R T R
7、 位 为 远 程 帧 标 志 位 。由上图可以看出，11bit的基本ID首先被发送（ID28ID18），然后在发送18bit的扩展ID（ID17ID0）CAN总线协议讲解.pdfCAN总线的仲裁机制要点 （1）首先发送ID的29位，优先级问题（2）总线电平由谁决定CAN总线总裁机制的实现也就实现了CAN总线的多主机 模式，总线节点不存在谁主谁从的概念友情提示：我们可以人为的给29位的ID赋予一定的意义从而 区分不同的报文类型！CAN总线的侦听机制支持仲裁及错 误检查帧听就是发出 去的数据再采 样回来，比较 采样回来的数 据是否和发出 的数据一致！CAN总线错误检测CAN总线通过如下几个方面进行
8、错误检测（1）当节点赢得总线发送权后，会对总线电平进行检测，当发送的电平和检 测到的总线电平不一致时，认为错误（2）出现6个连续相同的电平时，认为是填充错误（3）CRC错误，接收数据的节点按照与发送数据的节点相同的方法计算数据 的CRC校验值，如果接收节点的计算结果与数据包中CRC场的数据不一致， 认为是CRC错误（4）应答错误，在应答场如果没有监控到一个显性电平，那么就认定一个 应答错误（5）固定位错误，例如：CRC界定符等，其电平是固定的，当监控到该电平 不相符时，认定一个错误另：总线同步机制也是CAN总线容错的一种方式注意：通过上面5种错误检测机制，发送节点和接收节点均可 以检测到总线上的错误，并通过错误的累加来实现总线节点的 关闭等操作
