1、目錄,1:網(wǎng)絡(luò)的組建 2:總線節(jié)點(diǎn)的組成 3:總線電平（總線上的物理信號(hào)） 4:抗電磁干擾能力 5:通信原理（廣播方式） 6:幀的種類 7:數(shù)據(jù)幀解析 8:數(shù)據(jù)幀仲裁段解析 9:數(shù)據(jù)幀控制段解析 10:數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)段解析 11:發(fā)送沖突的處理方法(仲裁方法) 12:位填充規(guī)則(Bit-Stuffing Rule) 13:錯(cuò)誤的種類 14:位時(shí)序以及同步 15:錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器,1:CAN bus 網(wǎng)絡(luò)的組建,所有節(jié)點(diǎn)通過兩條線連接起來。兩條線分別稱為CAN_H和CAN_L。 如果要求不高，一般用帶屏蔽的雙絞線就可以了。 網(wǎng)絡(luò)的兩端必須有120歐的終端電阻。所以在設(shè)計(jì)線路板的時(shí)候都要有一個(gè)120歐的電阻

2、，一般1/4瓦就夠了。通過跳線或者撥碼開關(guān)選擇是否使用這個(gè)電阻。,2:CAN bus 節(jié)點(diǎn)的組成,一個(gè)節(jié)點(diǎn)一般包含3個(gè)部分：微控制器，CAN控制器和CAN收發(fā)器。典型的組合有：51單片機(jī)+SJA1000+PCA82C250(5V)。另外，有的微控制器內(nèi)部已經(jīng)包含了CAN控制器，比如STM32。STM32+SN65HVD230(3.3V)。收發(fā)器一般都是8個(gè)引腳的芯片。 集成CAN控制的微控制器將是未來CANBUS應(yīng)用的首選。,3:CAN bus 上的總線電平(總線上的物理信號(hào)),CANBUS上的總線電平稱為隱性電平和顯性電平。 Recessive：隱性(代表邏輯1) CAN_H=CAN_L=2

3、.5V 兩條線上的電壓差：0V Dominant ：顯性(代表邏輯0) CAN_H=3.5V /CAN_L=1.5V 兩條線上的電壓差：2V 如果CAN控制器發(fā)送邏輯1時(shí)，CAN收發(fā)器使CAN_H和CAN_L都為2.5V，這時(shí)，兩條線上的電壓差為0V?？偩€上稱為隱性電平。 如果CAN控制器發(fā)送邏輯0時(shí)，CAN收發(fā)器使CAN_H為3.5V，CAN_L為1.5V，這時(shí)，兩條線上的電壓差為2V?？偩€上稱為顯性電平。 多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始發(fā)送時(shí)，會(huì)涉及到總線仲裁（也就是誰可以繼續(xù)發(fā)送）。顯性電平優(yōu)先級(jí)高于隱性電平，以后會(huì)專門講，這里先提一下。,4:CAN bus 抗電磁干擾能力,如果出現(xiàn)電磁干擾，那么肯定

4、會(huì)同時(shí)干擾到CAN_H和CAN_L兩條線。 CAN收發(fā)器始終采集的是這兩條線上的電壓差，而電壓差不會(huì)因?yàn)楦蓴_而改變，這種方式明顯提高了抗干擾能力。這就是為什么采用差分傳輸?shù)脑颉?5:CAN bus 通信原理(廣播方式),每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以主動(dòng)發(fā)送幀。(幀是CAN協(xié)議規(guī)定的發(fā)送或接收的單位) 每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以接收到來自其他節(jié)點(diǎn)的發(fā)送的幀。但具體要不要接收，由你決定。通常是通過配置CAN控制器的過濾器寄存器來設(shè)置。一旦設(shè)置好，CAN控制器會(huì)根據(jù)你的設(shè)置，自動(dòng)去判斷要不要接收，完全由硬件實(shí)現(xiàn)，這個(gè)判斷要不要接收的過程，也叫過濾。,6:CAN bus 幀的種類,大家不要被這么多種類的幀嚇壞了，其實(shí)很多

5、都是由硬件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。 通信是通過以上5 種類型的幀進(jìn)行的。幀由段組成，段由二進(jìn)制位組成。發(fā)送或者接收只能以幀為單位！ 數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式兩種。標(biāo)準(zhǔn)格式有11 位標(biāo)識(shí)符（Identifier: 簡稱ID），擴(kuò)展格式有29 位標(biāo)識(shí)符。 錯(cuò)誤幀,過載幀和幀間隔都是由硬件實(shí)現(xiàn)，我們無法用軟件控制。對(duì)于應(yīng)用者來說是透明的，我們完全可以不用管它們。 數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀結(jié)構(gòu)上差不多，最大的區(qū)別就是遠(yuǎn)程幀沒有數(shù)據(jù)段。數(shù)據(jù)幀也是最復(fù)雜的幀，所以我們重點(diǎn)解析數(shù)據(jù)幀。,7:CAN bus 數(shù)據(jù)幀解析,數(shù)據(jù)幀由7 個(gè)段構(gòu)成。 (1) 幀起始(SOF)： 表示幀開始。 (2) 仲裁段(Arbitratio

6、n Field)：表示該幀的優(yōu)先級(jí)(主要就是ID)。 (3) 控制段(Control Field)：表明數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。 (4) 數(shù)據(jù)段(Data Field)：數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容，可發(fā)送08 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 (5) CRC 段(CRC Field)：用于校驗(yàn)傳輸是否正確。 (6) ACK 段(ACK Field)：表示確認(rèn)是否正常接收。 (7) 幀結(jié)束(EOF)：表示此幀結(jié)束。 其中幀起始,CRC段,ACK段,幀結(jié)束由硬件實(shí)現(xiàn)。,8:CAN bus 數(shù)據(jù)幀仲裁段解析,標(biāo)準(zhǔn)格式的標(biāo)識(shí)符長度的是11位，緊隨其后的是RTR位，用于表明此幀是數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀。IDE位用于表明此幀是標(biāo)準(zhǔn)幀還是擴(kuò)展幀。 擴(kuò)展

7、格式的標(biāo)識(shí)符長度的是29位，緊隨其后的是RTR位，用于表明此幀是數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀。IDE位用于表明此幀是標(biāo)準(zhǔn)幀還是擴(kuò)展幀。 CAN控制器都有相關(guān)的寄存器與這些位對(duì)應(yīng)。只需要操作寄存器就行了。 ID可以根據(jù)自己的需要設(shè)置，比如可以把它當(dāng)做地址。節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)的時(shí)候主要就是過濾這里設(shè)置的ID。這點(diǎn)非常重要，要認(rèn)真體會(huì)！,9:CAN bus 數(shù)據(jù)幀控制段解析,保留位（r0、r1），CAN控制器硬件會(huì)自動(dòng)處理,我們不管它。 數(shù)據(jù)長度碼（DLC0-DLC3），CAN控制器有相應(yīng)的寄存器用來設(shè)置數(shù)據(jù)長度。 數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)必須為08 字節(jié)。但接收方對(duì)DLC = 915 的情況并不視為錯(cuò)誤。,10:CAN bus

8、 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)段解析,數(shù)據(jù)段就是你想發(fā)送的數(shù)據(jù)?？砂?8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 CAN控制器有對(duì)應(yīng)的寄存器，直接填入數(shù)據(jù)就行了。 總結(jié)一下：我們做軟件的時(shí)候只要設(shè)置ID,RTR,IDE,數(shù)據(jù)長度和具體的數(shù)據(jù)，這些都有相關(guān)的寄存器供我們操作。CAN控制器硬件會(huì)負(fù)責(zé)把這些東西打包成幀格式。,11:CAN bus 發(fā)送沖突的處理方法(仲裁方法),在總線空閑時(shí)，最先開始發(fā)送的節(jié)點(diǎn)獲得發(fā)送權(quán)，一旦開始發(fā)送，不會(huì)被其他節(jié)點(diǎn)搶占。 多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始發(fā)送時(shí)，各發(fā)送節(jié)點(diǎn)從仲裁段的第一位開始進(jìn)行仲裁。連續(xù)輸出顯性電平最多的節(jié)點(diǎn)可繼續(xù)發(fā)送。(Dominant ：顯性優(yōu)先),12:CAN bus 位填充規(guī)則(Bit-Stu

9、ffing Rule),位填充是為防止突發(fā)錯(cuò)誤而設(shè)定的功能。當(dāng)同樣的電平持續(xù)5 位時(shí)則添加一個(gè)位的反型數(shù)據(jù)。 位填充的構(gòu)成如上圖 所示,硬件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。,13:CAN bus 錯(cuò)誤的種類,當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，一般都會(huì)觸發(fā)錯(cuò)誤中斷，可以查看中斷標(biāo)志位，了解具體發(fā)生了什么類型的錯(cuò)誤，然后根據(jù)自身的情況處理。,14:CAN bus 位時(shí)序以及同步,正常的位時(shí)間=1/波特率。比如：1M波特率。一個(gè)位的時(shí)間就是1微秒。一個(gè)位的時(shí)間我們?nèi)藶榈匕阉?xì)分為4 段。 同步段(SS)監(jiān)視由隱性電平到顯性電平的邊沿并使之同步。 傳播時(shí)間段(PTS)用于吸收CAN網(wǎng)絡(luò)上的物理延遲。 相位緩沖段1(PBS1) 相位緩沖段2(P

10、BS2)再同步時(shí)，用于補(bǔ)償相位誤差。,同步,重新同步跳躍寬度(SJW)：對(duì)相位誤差進(jìn)行同步補(bǔ)償?shù)淖畲笾怠?圖中加大或者減小的量就是這個(gè)SJW。,位時(shí)序設(shè)定舉例,假如CAN波特率為1M,接收采樣時(shí)鐘為8M，那么我們把8M時(shí)鐘分為8份，其中SS:一份,PTS:3份,PBS1:2份，PBS2:2份。份還有一個(gè)正式的名稱:Time Quantum(tq)。,15:CAN bus 錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器,節(jié)點(diǎn)始終處于3 種狀態(tài)之一 主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)：主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)是可以正常參加總線通信的狀態(tài)。 被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)：被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)是易引起錯(cuò)誤的狀態(tài)。 總線關(guān)閉態(tài)：總線關(guān)閉態(tài)是不能參加總線上通信的狀態(tài)，信息的接收和發(fā)送均被禁止。 這些狀態(tài)依靠發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)來管理，根據(jù)計(jì)數(shù)值決定進(jìn)入何種狀態(tài)。錯(cuò)誤狀態(tài)和計(jì)數(shù)值的關(guān)系如上表 所示。 處于總線關(guān)閉態(tài)的節(jié)點(diǎn)，檢測(cè)到128 次連續(xù)11 個(gè)位的隱性位則：TEC=0 REC=0。相當(dāng)于自動(dòng)恢復(fù)。,北極星電子CANBUS周邊產(chǎn)品介紹,PCI8510：基于PCI總線的PC CAN接口卡。CAN控制器為 SJA1000.工業(yè)級(jí)。收發(fā)速度達(dá)8000幀/秒以上。 USBCAN：基于USB總線的PC CAN接口卡。CAN控制器為SJA1000或者STM32(驅(qū)動(dòng)提供各自的寄存器操作)，并有一路或者兩路CAN通道。工業(yè)級(jí)。接收速度可達(dá)7500擴(kuò)展幀/秒。 CANB