CAN總線(xiàn)學(xué)習系列之— CAN總線(xiàn)特點(diǎn)介紹

CAN 總線(xiàn)作為一種工業(yè)界的流行總線(xiàn)廣泛應于工業(yè)自動(dòng)化、多種控制設備、交通工具、醫療儀器以及建筑、環(huán)境控制等各個(gè)行業(yè)中，它是是一種多主機局域網(wǎng)，所以這樣 一種總線(xiàn)的潛力是很巨大的，接下來(lái)將寫(xiě)幾篇入門(mén)的小文章，來(lái)介紹一下CAN的學(xué)習和開(kāi)發(fā)方法，主要是配合我們的開(kāi)發(fā)板，其實(shí)入門(mén)還是很容易的，通過(guò)這幾篇 文章如果你能建立起一個(gè)初步的概念，能夠自己搭起自己的一個(gè)節點(diǎn)（包括硬件和軟件），那就說(shuō)明你學(xué)會(huì )了CAN的基本開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)際的工業(yè)現場(chǎng)CAN的開(kāi)發(fā) 不是那么簡(jiǎn)單，包括很多要考慮的因素如隔離、可靠性等，但是我們作為初學(xué)者建立起基本的概念還是很重要的，基礎一旦打好，等到了實(shí)際工作中，就會(huì )如魚(yú)得 水，所以希望正要或是想開(kāi)發(fā)CAN的朋友們能夠喜歡這一系列小文章，如果某一篇甚至是某一句話(huà)能夠給你帶來(lái)啟迪，那將是我最最高興的，希望大家踴躍評論或 是參與討論，給我一下寫(xiě)下去的信心，呵呵，可以加入我們的群。
下面正題正式開(kāi)始嘍！第一篇，當然要介紹一下什么是“能”總線(xiàn)（CAN總線(xiàn)）呵呵
CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)
CAN(Controller Area Network)總線(xiàn)，也稱(chēng)控制器局部網(wǎng)，屬于現場(chǎng)總線(xiàn)的范疇，它是一種有效支持分布控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )。由于采用了許多新技術(shù)及獨特的設 計，CAN總線(xiàn)與一般的通信總線(xiàn)相比，它的數據通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。其特點(diǎn)如下：
CAN為多主工作方式，網(wǎng)絡(luò )上任何一個(gè)節點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向 網(wǎng)絡(luò )上其它節點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從。
在報文標識符上，CAN上的節點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級，可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求，優(yōu)先級高的數據最多可在134us內得到傳輸。
CAN采用非破壞總線(xiàn)仲裁技術(shù)。當多個(gè)節點(diǎn)同時(shí)向總線(xiàn)發(fā)送信息出現沖突時(shí)，優(yōu)先級低的節點(diǎn)會(huì )主動(dòng)地退出發(fā)送，而優(yōu)先級高的節點(diǎn)可以不受影響的繼續傳輸數據，從而大大節省了總線(xiàn)沖突的仲裁時(shí)間。尤其是網(wǎng)絡(luò )負載很重的情況下，也不會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )癱瘓情況(以太網(wǎng)則可能)。
CAN節點(diǎn)只需通過(guò)報文的標識符濾波即可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數據。
CAN的直接通信距離最遠可達10km(速率5kbps以下)；通信速率最高可達1Mbps(此時(shí)通信距離最長(cháng)為40m)。
CAN上的節點(diǎn)數主要取決于總線(xiàn)驅動(dòng)電路，目前可達110個(gè)。在標準幀的報文標識符有11位，而在擴展幀的報文標識符(29位)個(gè)數幾乎不受限制。
報文采用短幀格式，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，保證了數據出錯率極低。
CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。
CAN的通訊介質(zhì)可以為雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，選擇靈活。
CAN節點(diǎn)在錯誤幀的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，而總線(xiàn)上其它節點(diǎn)的操作不受影響。
CAN總線(xiàn)具有較高的性能價(jià)格比。它結構簡(jiǎn)單，器件容易購置，每個(gè)節點(diǎn)的價(jià)格較低，而且開(kāi)發(fā)技術(shù)容易掌握，能充分利用現有的單片機開(kāi)發(fā)工具。
CAN 協(xié)議也是建立在國際標準組織的開(kāi)放系統互聯(lián)模型基礎上的。不過(guò)，由于CAN的數據結構簡(jiǎn)單，又是范圍較小的局域網(wǎng)，其模型結構只取OSI底層的物理層、數 據鏈路層和應用層3層，不需要其他中間層，應用層數據直接取自數據鏈路層或直接向數據鏈路層寫(xiě)數據。結構層次少，利于系統中實(shí)時(shí)控制信號的傳送。
CAN總線(xiàn)的位數值表示
CAN 總線(xiàn)上采用“顯性”(Dominant)和“隱性”(Recessive)兩個(gè)互補的邏輯值表示“0”和“1”。當總線(xiàn)上出現同時(shí)發(fā)送顯性和隱性位時(shí)，其 結果是總線(xiàn)數值為顯性(即“0”與“1”的結果為“0”)。如下圖所示，VCAN-H和VCAN-L為CAN總線(xiàn)收發(fā)器和總線(xiàn)間的兩接口引腳，信號是以?xún)?線(xiàn)間的“差分”電壓形式出現。在隱性狀態(tài)，VCAN-H和VCAN-L被固定在平均值附近，Vdiff近似于0。在總線(xiàn)空閑或隱性期間，發(fā)送隱性位。顯性 位以大于最小閥值的差分電壓表示。