stm32之CAN總線(xiàn)基礎

can總線(xiàn)協(xié)議概述：

　　CAN是Controller Area Network的縮寫(xiě)，由德國博世公司開(kāi)發(fā)；CAN通過(guò)ISO11891以及ISO11519進(jìn)行了標準化；

CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)：

　　　　1、多主控制

　　　　　　在總線(xiàn)空閑時(shí)，所有單元都可以開(kāi)始發(fā)送消息（多主控制）；

　　　　　　最先訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)的單元獲得發(fā)送權（辨別方式：“CSMA/CA方式”）；

　　　　　　多個(gè)單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送時(shí)，發(fā)送高優(yōu)先級ID消息的單元可獲得發(fā)送權；

　　　　2、消息的發(fā)送

　　　　　　在can協(xié)議中，所有消息都是以固定格式發(fā)送?？偩€(xiàn)空閑時(shí)，所有與總線(xiàn)相連的單元都可以開(kāi)始發(fā)送新消息。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送消息時(shí)，根據標識符（ID）決定優(yōu)先級。ID并不是表示發(fā)送消息的目的地址，而是表示訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)的消息優(yōu)先級。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送消息時(shí)，對各消息ID的每個(gè)位進(jìn)行逐個(gè)仲裁比較，仲裁獲勝（優(yōu)先級最高）的單元繼續發(fā)送消息，仲裁失利的單元則立刻停止發(fā)送而進(jìn)行接收工作；

　　　　3、系統的柔軟性

　　　　　　與總線(xiàn)相連的單元沒(méi)有類(lèi)似于“地址”的信息，因此在總線(xiàn)上增加單元時(shí)，連接在總線(xiàn)上的其他單元的軟硬件及應用層都不需要改變；　　

　　　　4、通信速度

　　　　　　根據整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的規模，可設定適合的通信速度。最高1Mbps；

　　　　　　在同一網(wǎng)絡(luò )中，所有單元必須設定成統一通信速度，即使有一個(gè)單元的的通信速度與其他的不一樣，此單元也會(huì )輸出錯誤信號，妨礙整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的通信，不同網(wǎng)絡(luò )間則可以有不同的通信速度；

　　　　5、遠程數據請求

　　　　　　可通過(guò)發(fā)送“遙控幀”，請求其他單元發(fā)送數據;

　　　　6、錯誤檢測功能（錯誤通知功能、錯誤恢復功能）

　　　　　　所有的單元都可以檢測錯誤（錯誤檢測功能）

　　　　　　檢測出錯誤的單元會(huì )立即同時(shí)通知其他所有單元（錯誤通知功能）

　　　　　　正在發(fā)生消息的單元一旦檢測出錯誤，會(huì )強制結束當前的發(fā)送。強制結束發(fā)送的單元會(huì )不斷反復地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送（錯誤恢復功能）；

　　　　7、故障封閉

　　　　　　CAN可以判斷出錯誤的類(lèi)型是總線(xiàn)上暫時(shí)的數據錯誤（如外部噪聲）還是持續數據錯誤（如單元內部故障、驅動(dòng)器錯誤）。由此功能，當總線(xiàn)上發(fā)送持續錯誤時(shí)，可能引起此故障的單元從總線(xiàn)上隔離出去；

　　　　8、連接

　　　　　　CAN總線(xiàn)是可同時(shí)連接多個(gè)單元的總線(xiàn)?？蛇B接的單元總數理論上是沒(méi)有限制的。但實(shí)際上可連接的單元數受總線(xiàn)上的時(shí)間延遲及電氣負載的限制。降低通信速度，可連接的單元數增加，提高通信速度，則可連接的單元數減少；

CAN總線(xiàn)協(xié)議：

　CAN總線(xiàn)涵蓋了OSI規定的傳輸層、數據鏈路層、物理層；

物理層：

　　決定了位編碼方式（NRZ編碼，6個(gè)位插入填充位），位時(shí)序（位時(shí)序、位的采樣）、同步方式（根據同步段ss實(shí)現同步，并具有再同步功能）；但具體的說(shuō)：信號電平，通信速度，采樣點(diǎn)，驅動(dòng)器和總線(xiàn)的電氣特點(diǎn)，連接器的形態(tài)都沒(méi)有定義，需要用戶(hù)自行確定;

傳輸層：

　　定義了再發(fā)送控制；

數據鏈路層：

　　數據鏈路層分LLC（邏輯鏈路控制 Logic Link control）子層 和MAC（媒介訪(fǎng)問(wèn)控制Media access control）子層；

　　　　LLC子層，執行接收消息選擇（點(diǎn)到點(diǎn)、廣播、組播）、過(guò)載通知（通知接收準備尚為完成）、錯誤恢復功能（再次發(fā)送）；

　　　　MAC層:　進(jìn)行數據幀化（4種幀類(lèi)型），連接方式控制（競爭方式），消息仲裁（ID仲裁），故障擴散抑制(自動(dòng)識別暫時(shí)錯誤和持續錯誤，排除故障節點(diǎn))，錯誤通知（CRC錯誤、填充位錯誤、位錯誤、ACK錯誤、格式錯誤），錯誤檢測，應答方式（ACK， NACK），通信方式（半雙工）等設置；

　　MAC子層是CAN協(xié)議的核心，數據鏈路層的功能是將物理層的信號組成有意義的消息，并提供傳送錯誤控制等傳輸控制的流程。數據鏈路層的功能通常是在CAN控制器的硬件中執行；

幀的概念：

　　數據幀：用于發(fā)送單元想接收單元傳送數據的幀；

　　遙控幀（請求幀）： 用于接收單元向具有相同ID的發(fā)送單元請求數據的幀；

　　錯誤幀：用于當檢測出錯誤時(shí)向其它單元通知錯誤的幀；

　　過(guò)載幀：用于接收單元通知 其尚未做好接收準備的幀；

　　幀間隔：用于將數據幀及遙控幀與前面的幀分離開(kāi)來(lái)的幀；沒(méi)有實(shí)際意義

數據幀和遙控幀 都有標準格式和擴展格式兩種格式。標準格式有11個(gè)位的標識符Identifier,以后稱(chēng)ID),擴展格式有29個(gè)位的ID;

　　數據幀：

　?。?）、幀起始（標準、擴展格式相同）

　　　　表示幀開(kāi)始的段，1個(gè)位的顯性位；

　　 (2)、總線(xiàn)上的電平有顯性和隱性電平兩種；

　　　　總線(xiàn)上執行邏輯上的線(xiàn)“與”時(shí)，顯性電平的邏輯值為“0”， 隱性電平為“1”；

　　　　”顯性“具有“優(yōu)先”的意味，只要有一個(gè)單元輸出顯性電平，總線(xiàn)上即為顯性電平。并且，“隱性”具有“包容”的意味，只有所有的單元都輸出隱性電平，總線(xiàn)上才為隱性電平；

　?。?）、仲裁段

　　　　　　表示數據的優(yōu)先級的段

　　　　　　標準格式和擴展格式在此的構成有所不同；

　　　　　　ID:

　　　　標準格式的ID有11個(gè)位，從ID28到ID18被依次發(fā)送，禁止高7位都為隱性；

　　　　擴展格式有29個(gè)位;基本ID從ID28到ID18,擴展ID由ID17到ID0;

　　遙控幀：

　　遙控幀沒(méi)有數據段；沒(méi)有數據段的數據幀與遙控幀的區別：RTR位；