CAN總線(xiàn)接口模塊工作原理

控制器局域網(wǎng)（CAN）模塊是用于與其他外圍設備或單片機進(jìn)行通信的模塊，這種接口協(xié)議能在較大的噪聲 環(huán)境中進(jìn)行通信，具有良好的擾干擾性能。

CAN模塊是一個(gè)通信控制器，執行的是Bosch公司的CAN2.0A/B協(xié)議。它能支持CAN1.2、CAN 2.0A、CAN 2.OB 協(xié)議的舊版本和CAN2．OB現行版本，此控制器模塊包含完整的CAN系統。

CAN模塊由協(xié)議驅動(dòng)和信息緩沖及控制組成，CAN協(xié)議驅動(dòng)CAN總線(xiàn)上接收和發(fā)送信息的所有功能。信息裝載 到某個(gè)相應的數據寄存器后再發(fā)送，通過(guò)讀相應的寄存器可檢查狀態(tài)與錯誤信息。在CAN總線(xiàn)上檢測到的任 何信息都要進(jìn)行錯誤檢查，然后與過(guò)濾器進(jìn)行比較，判斷是否被接收和存儲到兩個(gè)接收寄存器之一。

2．CAN模塊支持的幀類(lèi)型 　　

CAN模塊支持以下幀類(lèi)型：標準數據幀、擴展數據幀、遠程幀、出錯幀、過(guò)載幀和空閑幀。

（1）數據幀。

用于各節點(diǎn)之間傳送數據消息，由7個(gè)不同的位場(chǎng)組成：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數據場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應答 場(chǎng)和幀結束。數據幀結構如圖1所示。

圖1 數據幀組成 　　

（2）遠程幀。

當CAN網(wǎng)絡(luò )上一個(gè)節點(diǎn)需要其他節點(diǎn)所擁有的數據信息時(shí)，可以通過(guò)發(fā)送遠程幀來(lái)請求另一節點(diǎn)發(fā)送。該 遠程幀的標識符標識了所需數據的類(lèi)型，因此，被送回的數據信息的標識符和遠程幀的標識符完全一致。數 據源節點(diǎn)在接收到遠程幀后，根據遠程幀的標識符判斷所需數據信｀患類(lèi)型，并在總線(xiàn)空閑時(shí)將相應數據送 出。遠程幀由6個(gè)位場(chǎng)組成：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應答場(chǎng)和幀結束。除了沒(méi)有數據場(chǎng)和RTR為 隱性外，遠程幀結構和數據幀完全相同，遠程幀結構如圖2所示。

圖2 遠程幀結構 　　

（3）錯誤幀。

為進(jìn)行錯誤界定，每個(gè)CAN控制器均設有兩個(gè)錯誤計數器：發(fā)送錯誤計數器（TEC）和接收錯誤計數器 （REC）。CAN總線(xiàn)上的所有節點(diǎn)按其錯誤計數器數值情況可分為3個(gè)狀態(tài)：錯誤活動(dòng)狀態(tài)、錯誤認可狀態(tài)和 總線(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)。節點(diǎn)狀態(tài)轉換如圖3所示。

圖3 節點(diǎn)狀態(tài)轉換 　　

上電復位后，兩個(gè)錯誤計數器的數值都為0，節點(diǎn)處于錯誤活動(dòng)狀態(tài)，可正常參與總線(xiàn)通信，檢測到錯誤時(shí) ，發(fā)送活動(dòng)錯誤標志。當錯誤計數器任一數值超過(guò)127時(shí)，節點(diǎn)進(jìn)入錯誤認可狀態(tài)。處于錯誤狀態(tài)的節點(diǎn)可 參與總線(xiàn)通信，但出錯后，發(fā)送認可錯誤標志，并在開(kāi)始進(jìn)一步發(fā)送數據之前等待一段附加時(shí)間（暫停發(fā)送 場(chǎng)）。

當發(fā)送錯誤計數器和接收計數器均小于或等于127時(shí)，節點(diǎn)從錯誤認可狀態(tài)再次變?yōu)殄e誤活動(dòng)狀態(tài)。若發(fā)送 錯誤計數器數值超過(guò)255后，節點(diǎn)進(jìn)入總線(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)，既不能向總線(xiàn)發(fā)送數據，也不能從總線(xiàn)接收數據。當 軟件執行操作模式請求命令，并等待128次總線(xiàn)釋放（BusˉFree）序列（11位連續隱性位）后，節點(diǎn)從總線(xiàn) 脫離狀態(tài)重新回到錯誤活動(dòng)狀態(tài)。

　　錯誤幀由兩個(gè)不同的位場(chǎng)組成，第一個(gè)場(chǎng)由來(lái)自不同的節點(diǎn)的錯誤標志疊加而成，第二個(gè)場(chǎng)為錯誤界定符 ，錯誤幀結構如圖4所示。

圖4 錯誤幀結構 　　

（4）過(guò)載幀。

超載幀由超載標志和超載界定符組成。超載標志由6個(gè)顯性位組成，其格式與活動(dòng)錯誤標志相同。超載界 定符由8個(gè)隱性位組成，其格式與錯誤界定符相同。導致發(fā)送超載幀的兩個(gè)條件為： 　　

①一個(gè)接收節點(diǎn)內部接收條件未準備好，要求延遲下一個(gè)數據幀或遠程幀發(fā)送； 　　

②在間歇場(chǎng)（3位）檢測到顯性位。

當超載標志發(fā)出后，每個(gè)節點(diǎn)監視總線(xiàn)狀態(tài)，直至檢測到從顯性至隱性位的跳變，此時(shí)，所有的節點(diǎn)均己 完成了超載標志的發(fā)送，隨后所有節點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送8個(gè)隱性位組成的超載界定符，超載幀結構如圖5所示。