CAN總線系統(tǒng)簡介杜磊宋成儒清華大學(xué)上汽通用未來汽車興趣小組介紹目錄CAN基本情況介紹CAN總線概述CAN總線的發(fā)展歷史CAN總線的優(yōu)勢CAN總線基本技術(shù)介紹CAN總線主要技術(shù)指標CAN總線技術(shù)特點CAN總線基本通信協(xié)議目前的計劃清華大學(xué)上汽通用興趣小組CAN總線概述

CAN，全稱為“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初，CAN被設(shè)計作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。CAN總線發(fā)展歷史CAN總線是德國BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議,是交通運載工具電氣系統(tǒng)中應(yīng)用較廣的總線?，F(xiàn)在向過程工業(yè)，機械工業(yè)，機器人，數(shù)控機床，傳感器等方面發(fā)展。1993年11月，ISO正式頒布CAN為國際標準ISO11898。支持CAN協(xié)議的公司有Intel、Motorola、Philips、Siemens、NEC、Honeywell等公司。清華大學(xué)上汽通用興趣小組CAN總線的優(yōu)勢具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優(yōu)點；采用雙線串行通信方式，檢錯能力強，可在高噪聲干擾環(huán)境中工作；具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能，多個控制模塊通過CAN控制器掛到CAN-bus上，形成多主機局部網(wǎng)絡(luò)；可根據(jù)報文的ID決定接收或屏蔽該報文；可靠的錯誤處理和檢錯機制；發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動重發(fā)；節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能；報文不包含源地址或目標地址，僅用標志符來指示功能信息、優(yōu)先級信息。CAN總線的主要技術(shù)指標傳輸速率：可達到1Mbps（40米以內(nèi)）傳輸距離：10千米（5kbps以下）支持的介質(zhì)：銅線，光纖媒體訪問控制方式：CSMA/沖突按優(yōu)先權(quán)解決可掛接的最大節(jié)點數(shù)：110CAN總線的技術(shù)特點可以完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作?？稍诟鞴?jié)點之間實現(xiàn)自由通信CAN總線采用了多主競爭式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信。結(jié)構(gòu)簡單只有2根線與外部相連，并且內(nèi)部集成了錯誤探測和管理模塊。CAN總線的技術(shù)特點CAN總線有如下基本特點◎廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼，可以多主方式工作；◎采用非破壞性仲裁技術(shù)，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效避免了總線沖突；◎采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個，數(shù)據(jù)傳輸時間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送的時間短；◎每幀數(shù)據(jù)都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，適于在高干擾環(huán)境下使用；◎節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其他操作不受影響；◎可以點對點，一對多及廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)。CAN總線基本通信協(xié)議總線訪問CAN控制器只能在總線空閑時開始發(fā)送，并采用硬同步，所有CAN控制器同步都位于幀起始的前沿。仲裁CAN是按位對標識符進行仲裁，各發(fā)送節(jié)點在向總線發(fā)送電平的同時，也對總線上的電平進行讀取，并與自身發(fā)送的電平作比較，如果電平相同則發(fā)送下一條，不同則說明網(wǎng)絡(luò)上有更高優(yōu)先級的信息幀正在發(fā)送，即停止發(fā)送，退出總線競爭。編碼/解碼幀起始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域和CRC序列均使用位填充技術(shù)進行編碼。在CAN總線中，每連續(xù)5個同狀態(tài)的電平插入一位與它相補的電平，還原時每5個同狀態(tài)的電平后的相補電平被刪除，從而保證了數(shù)據(jù)的透明。出錯標注當檢測到位錯誤、填充錯誤、形式錯誤或者應(yīng)答錯誤時，檢測出錯條件的CAN控制器將發(fā)出一個出錯標志。超載標注一些CAN的控制器會發(fā)送一個或者多個超載幀以延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠程幀的發(fā)送。CAN的報文格式CAN協(xié)議定義了四種不同的幀。1、數(shù)據(jù)幀，這個幀被用于當一個節(jié)點把信息傳送給系統(tǒng)的任何其它節(jié)點。數(shù)據(jù)幀由7個不同的位域組成，即幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC域、應(yīng)答域、幀結(jié)束。2、遠程幀，此幀是基于數(shù)據(jù)幀格式，只要把RTR位設(shè)置成遠程發(fā)送請求（RemoteTransmitRequest），并且沒有數(shù)據(jù)場?？偩€上發(fā)送此幀后，表示請求接收與該幀ID相符的數(shù)據(jù)幀。遠程幀由6個不同的位場組成，即幀起始、仲裁域、控制域、CRC域、應(yīng)答域、幀結(jié)束。3、錯誤幀，任何單元監(jiān)測到錯誤時就發(fā)送錯誤幀。錯誤幀由兩個不同的域組成。第一個域是錯誤標志，用做為不同站提供錯誤標志的疊加；第二個域是錯誤界定符。4、超載幀，節(jié)點需要增加時間來處理接收到的數(shù)據(jù)時便發(fā)送過載幀。

超載幀包括兩個位域：

超載標志和超載界定符。CAN的數(shù)據(jù)錯誤檢測循環(huán)冗余檢查(CRC)

在一幀報文中加入冗余檢查位可保證報文正確。接收站通過CRC可判斷報文是否有錯。幀檢查這種方法通過位場檢查幀的格式和大小來確定報文的正確性,用于檢查格式上的錯誤。應(yīng)答錯誤如前所述,被接收到的幀由接收站通過明確的應(yīng)答來確認。如果發(fā)送站未收到應(yīng)答,那么表明接收站發(fā)現(xiàn)幀中有錯誤,也就是說,ACK場已損壞或網(wǎng)絡(luò)中的報文無站接收。CAN協(xié)議也可通過位檢查的方法探測錯誤。位填充為保證同步,同步沿用位填充產(chǎn)生。在五個連續(xù)相等位后,發(fā)送站自動插入一個與之互補的補碼位;接收時,這個填充位被自動丟掉。例如,五個連續(xù)的低電平位后,CAN自動插入一個高電平位。CAN通過這種編碼規(guī)則檢查錯誤,如果在一幀報文中有6個相同位,CAN就知道發(fā)生了錯誤。目前的計劃

在于昊學(xué)長的建議下CAN總線1至2個月很難做出實質(zhì)成果，可采用PC串口通信