1.CAN總線(xiàn)是什么?
CAN(Controller Area Network)是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議。廣泛應用于汽車(chē)、船舶等。具有已經(jīng)被大家認可的高性能和可靠性。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201612/330334.htmCAN控制器通過(guò)組成總線(xiàn)的2根線(xiàn)(CAN-H和CAN-L)的電位差來(lái)確定總線(xiàn)的電平,在任一時(shí)刻,總線(xiàn)上有2種電平:顯性電平和隱性電平。
“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。(顯性電平比隱性電平更強)。
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”。
下圖顯示了一個(gè)典型的CAN拓撲連接圖。
連接在總線(xiàn)上的所有單元都能夠發(fā)送信息,如果有超過(guò)一個(gè)單元在同一時(shí)刻發(fā)送信息,有最高優(yōu)先級的單元獲得發(fā)送的資格,所有其它單元執行接收操作。

2.CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)
CAN總線(xiàn)協(xié)議具有下面的特點(diǎn):
1) 多主控制
當總線(xiàn)空閑時(shí),連接到總線(xiàn)上的所有單元都可以啟動(dòng)發(fā)送信息,這就是所謂的多主控制的概念。
先占有總線(xiàn)的設備獲得在總線(xiàn)上進(jìn)行發(fā)送信息的資格。這就是所謂的CSMA/CR(Carrier Sense MultipleAccess/Collosion Avoidance)方法
如果多個(gè)設備同時(shí)開(kāi)始發(fā)送信息,那么發(fā)送最高優(yōu)先級ID消息的設備獲得發(fā)送資格。
2) 信息的發(fā)送
在CAN協(xié)議中,所有發(fā)送的信息要滿(mǎn)足預先定義的格式。當總線(xiàn)沒(méi)有被占用的時(shí)候,連接在總線(xiàn)上的任何設備都能起動(dòng)新信息的傳輸,如果兩個(gè)或更多個(gè)設備在同時(shí)刻啟動(dòng)信息的傳輸,通過(guò)ID來(lái)決定優(yōu)先級。ID并不是指明信息發(fā)送的目的地,而是指示信息的優(yōu)先級。如果2個(gè)或者更多的設備在同一時(shí)刻啟動(dòng)信息的傳輸,在總線(xiàn)上按照信息所包含的ID的每一位來(lái)競爭,贏(yíng)得競爭的設備(也就是具有最高優(yōu)先級的信息)能夠繼續發(fā)送,而失敗者則立刻停止發(fā)送并進(jìn)入接收操作。因為總線(xiàn)上同一時(shí)刻只可能有一個(gè)發(fā)送者,而其它均處于接收狀態(tài),所以,并不需要在底層協(xié)議中定義地址的概念。
3) 系統的靈活性
連接到總線(xiàn)上的單元并沒(méi)有類(lèi)似地址這樣的標識,所以,添加或去除一個(gè)設備,無(wú)需改變軟件和硬件,或其它設備的應用層軟件。
4) 通信速度
可以設置任何通訊速度,以適應網(wǎng)絡(luò )規模。
對一個(gè)網(wǎng)絡(luò ),所有單元必須有相同的通訊速度,如果不同,就會(huì )產(chǎn)生錯誤,并妨礙網(wǎng)絡(luò )通訊,然而,不同網(wǎng)絡(luò )間可以有不同的通訊速度。
5) 遠程數據請求
可以通過(guò)發(fā)送“遙控幀”,請求其他單元發(fā)送數據。
6) 錯誤檢測、錯誤通知、錯誤恢復功能
所有單元均可以檢測出錯誤(錯誤檢測功能)。
檢測到錯誤的單元立刻同時(shí)通知其它所有的單元(錯誤通知功能)。如果一個(gè)單元發(fā)送信息時(shí)檢測到一個(gè)錯誤,它會(huì )強制終止信息傳輸,并通知其它所有設備發(fā)生了錯誤,然后它會(huì )重傳直到信息正常傳輸出去(錯誤恢復功能)。
7) 錯誤隔離
在CAN總線(xiàn)上有兩種類(lèi)型的錯誤:暫時(shí)性的錯誤(總線(xiàn)上的數據由于受到噪聲的影響而暫時(shí)出錯);持續性的錯誤(由于設備內部出錯(如驅動(dòng)器壞了、連接有問(wèn)題等)而導致的)。CAN能夠區別這兩種類(lèi)型,一方面降低常出錯單元的通訊優(yōu)先級以阻止對其它正常設備的影響,另一方面,如果是一種持續性的錯誤,將這個(gè)設備從總線(xiàn)上隔離開(kāi)。
8) 連接
CAN總線(xiàn)允許多個(gè)設備同時(shí)連接到總線(xiàn)上且在邏輯上沒(méi)有數目上的限制。然而由于延遲和負載能力的限制,實(shí)際可連接得設備還是有限制的,可以通過(guò)降低通訊速度來(lái)增加連接的設備個(gè)數。相反,如果連接的設備少,通訊的速度可以增加。
3.錯誤
3.1 錯誤狀態(tài)
設備總是處于下面三個(gè)狀態(tài)之一:
1)主動(dòng)錯誤狀態(tài)
在此狀態(tài)下,設備能夠參加總線(xiàn)上的正常通訊。如果處于主動(dòng)錯誤狀態(tài)的設備檢測到一個(gè)錯誤,它會(huì )發(fā)送一個(gè)主動(dòng)錯誤標志,更細節見(jiàn)第6章的“CAN協(xié)議”。
2)被動(dòng)錯誤狀態(tài)
是指易于引起錯誤的狀態(tài)。
盡管處于被動(dòng)錯誤狀態(tài)的設備能夠參加總線(xiàn)上的通訊,但是在接收期間,它不可能主動(dòng)地向其它設備發(fā)送錯誤通知,以避免影響它們的通訊。處于被動(dòng)錯誤狀態(tài)的設備即使檢測到一個(gè)錯誤,如果其它處于主動(dòng)錯誤狀態(tài)的設備沒(méi)曾檢測到錯誤,那么也認為在總線(xiàn)上未曾出現過(guò)任何錯誤。
當處于被動(dòng)錯誤狀態(tài)的設備檢測到一個(gè)錯誤的時(shí)候,它發(fā)送一個(gè)被動(dòng)錯誤標志。
另外,處于被動(dòng)錯誤狀態(tài)的單元在發(fā)送結束后不能立刻再次開(kāi)始發(fā)送。在開(kāi)始下次發(fā)送前,在間隔幀期間內必須插入“暫停發(fā)送期”(由8個(gè)位的隱性位組成)。
更細節見(jiàn)第6章的“CAN協(xié)議”。
3)總線(xiàn)切斷狀態(tài)
處于此狀態(tài)下時(shí),設備不能參加總線(xiàn)的通訊。設備所有的收發(fā)操作都被禁止。
這些狀態(tài)是通過(guò)發(fā)送錯誤計數器和接收錯誤寄存器來(lái)管理,相關(guān)錯誤狀態(tài)由這些計數器值的組合來(lái)標識,錯誤狀態(tài)和計數器值之間的關(guān)系見(jiàn)表1和圖4。


評論