參與評論

評論

登錄后參與評論

全部評論(4條)

• 

  也迷糊呢 2011-05-15 00:00:00

  CAN總線原理 一、 概述 對于一般控制，設(shè)備間連鎖可以通過串行網(wǎng)絡(luò)完成。因此，BOSCH公司開發(fā)了CAN總線(Controller Area Network)，并已取得國際標準化組織認證(ISO11898)，其總線結(jié)構(gòu)可參照I SO/OSI參考模型。同時，國際上一些大的半導體廠商也積極開發(fā)出支持CAN總線的專用芯片。通過CAN總線，傳感器、控制器和執(zhí)行器由串行數(shù)據(jù)線連接起來。它不僅僅是將電纜按樹形結(jié)構(gòu)連接起來，其通信協(xié)議相當于ISO/OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)協(xié)議探測和糾正數(shù)據(jù)傳輸過程中因電磁干擾而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯誤。CAN網(wǎng)絡(luò)的配制比較容易，允許任何站之間直接進行通信，而無需將所有數(shù)據(jù)全部匯總到主計算機后再行處理。 二、CAN在國外的發(fā)展 對機動車輛總線和對現(xiàn)場總線的需求有許多相似之處，即較低的成本、較高的實時處理能力和在惡劣的強電磁干擾環(huán)境下可靠的工作。奔馳S型轎車上采用的就是CAN總線系統(tǒng);美國商用車輛制造商們也將注意力轉(zhuǎn)向CAN總線;美國一些企業(yè)已將CAN作為內(nèi)部總線應(yīng)用在生產(chǎn)線和機床上。同時，由于CAN總線可以提供較高的安全性，因此在YL領(lǐng)域、紡織機械和電梯控制中也得到廣泛應(yīng)用。 三、CAN的工作原理 當CAN總線上的一個節(jié)點(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時，它以報文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點。對每個節(jié)點來說，無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的，都對其進行接收。每組報文開頭的11位字符為標識符，定義了報文的優(yōu)先級，這種報文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標識符是唯yi的，不可能有兩個站發(fā)送具有相同標識符的報文。當幾個站同時競爭總線讀取時，這種配置十分重要。 CAN總線的報文發(fā)送和接收參見圖1。當一個站要向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時，該站的CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標識符傳送給本站的CAN芯片，并處于準備狀態(tài);當它收到總線分配時， 轉(zhuǎn)為發(fā)送報文狀態(tài)。CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，這時網(wǎng)上的其它站處于接收狀態(tài)。每個處于接收狀態(tài)的站對接收到的報文進行檢測，判斷這些報文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。 由于CAN總線是一種面向內(nèi)容的編址方案，因此很容易建立高水準的控制系統(tǒng)并靈活地進行配置。我們可以很容易地在CAN總線中加進一些新站而無需在硬件或軟件上進行修改。當所提供的新站是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不要求獨立的部分有物理目的地址。它允許分布過程同步化，即總線上控制器需要測量數(shù)據(jù)時，可由網(wǎng)上獲得，而無須每個控制器都有自己獨立的傳感器。 四、位仲裁 要對數(shù)據(jù)進行實時處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個站同時需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，要求快速地進行總線分配。實時處理通過網(wǎng)絡(luò)交換的緊急數(shù)據(jù)有較大的不同。一個快速變化的物理量，如汽車引擎負載，將比類似汽車引擎溫度這樣相對變化較慢的物理量更頻繁地傳送數(shù)據(jù)并要求更短的延時。 CAN總線以報文為單位進行數(shù)據(jù)傳送，報文的優(yōu)先級結(jié)合在11位標識符中，具有Z低二進制數(shù)的標識符有Z高的優(yōu)先級。這種優(yōu)先級一旦在系統(tǒng)設(shè)計時被確立后就不能再被更改?？偩€讀取中的沖突可通過位仲裁解決。如圖2所示，當幾個站同時發(fā)送報文時，站1的報文標識符為011111;站2的報文標識符為0100110;站3的報文標識符為0100111。所有標識符都有相同的兩位01，直到第3位進行比較時，站1的報文被丟掉，因為它的第3位為高，而其它兩個站的報文第3位為低。站2和站3報文的4、5、6位相同，直到第7位時，站3的報文才被丟失。注意，總線中的信號持續(xù)跟蹤Z后獲得總線讀取權(quán)的站的報文。在此例中，站2的報文被跟蹤。這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點在于，在網(wǎng)絡(luò)Z終確定哪一個站的報文被傳送以前，報文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送了。所有未獲得總線讀取權(quán)的站都成為具有Z高優(yōu)先權(quán)報文的接收站，并且不會在總線再次空閑前發(fā)送報文。 CAN具有較高的效率是因為總線僅僅被那些請求總線懸而未決的站利用，這些請求是根據(jù)報文在整個系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。這種方法在網(wǎng)絡(luò)負載較重時有很多優(yōu)點，因為總線讀取的優(yōu)先級已被按順序放在每個報文中了，這可以保證在實時系統(tǒng)中較低的個體隱伏時間。 對于主站的可靠性，由于CAN協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制，所有主要通信，包括總線讀取 (許可)控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。這是實現(xiàn)有較高可靠性的通信系統(tǒng)的唯yi方法。 五、CAN與其它通信方案的比較 在實踐中，有兩種重要的總線分配方法:按時間表分配和按需要分配。在diyi種方法中 ，不管每個節(jié)點是否申請總線，都對每個節(jié)點按Z大期間分配。由此，總線可被分配給每個站并且是唯yi的站，而不論其是立即進行總線存取或在一特定時間進行總線存取。這將保證在總線存取時有明確的總線分配。在第二種方法中，總線按傳送數(shù)據(jù)的基本要求分配給一個站 ，總線系統(tǒng)按站希望的傳送分配(如:Ethernet CSMA/CD)。因此，當多個站同時請求總線存取時，總線將終止所有站的請求，這時將不會有任何一個站獲得總線分配。為了分配總線，多于一個總線存取是必要的。 CAN實現(xiàn)總線分配的方法，可保證當不同的站申請總線存取時，明確地進行總線分配。這種位仲裁的方法可以解決當兩個站同時發(fā)送數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的碰撞問題。不同于Ethernet網(wǎng)絡(luò)的消息仲裁，CAN的非破壞性解決總線存取沖突的方法，確保在不傳送有用消息時總線不被占用。甚至當總線在重負載情況下，以消息內(nèi)容為優(yōu)先的總線存取也被證明是一種有效的系統(tǒng)。雖然總線的傳輸能力不足，所有未解決的傳輸請求都按重要性順序來處理。在CSMA/CD這樣的網(wǎng)絡(luò)中，如Ethernet，系統(tǒng)往往由于過載而崩潰，而這種情況在CAN中不會發(fā)生。 六、CAN的報文格式 在總線中傳送的報文，每幀由7部分組成，見圖3。CAN協(xié)議支持兩種報文格式，其唯yi的不同是標識符(ID)長度不同，標準格式為11位，擴展格式為29位。 @@TB17125002.GIF; 在標準格式中，報文的起始位稱為幀起始(SOF)，然后是由11位標識符和遠程發(fā)送請求位 (RTR)組成的仲裁場。RTR位標明是數(shù)據(jù)幀還是請求幀，在請求幀中沒有數(shù)據(jù)字節(jié)。 控制場包括標識符擴展位(IDE)，指出是標準格式還是擴展格式。它還包括一個保留位 (ro)，為將來擴展使用。它的Z后四個字節(jié)用來指明數(shù)據(jù)場中數(shù)據(jù)的長度(DLC)。數(shù)據(jù)場范圍為0～8個字節(jié)，其后有一個檢測數(shù)據(jù)錯誤的循環(huán)冗余檢查(CRC)。 應(yīng)答場(ACK)包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平(邏輯1)，這時正確接收報文的接收站發(fā)送主控電平(邏輯0)覆蓋它。用這種方法，發(fā)送站可以保證網(wǎng)絡(luò)中至少有一個站能正確接收到報文。 報文的尾部由幀結(jié)束標出。在相鄰的兩條報文間有一很短的間隔位，如果這時沒有站進行總線存取，總線將處于空閑狀態(tài)。 七、數(shù)據(jù)錯誤檢測 不同于其它總線，CAN協(xié)議不能使用應(yīng)答信息。事實上，它可以將發(fā)生的任何錯誤用信號發(fā)出。CAN協(xié)議可使用五種檢查錯誤的方法，其中前三種為基于報文內(nèi)容檢查。 1.循環(huán)冗余檢查(CRC) 在一幀報文中加入冗余檢查位可保證報文正確。接收站通過CRC可判斷報文是否有錯。 2.幀檢查 這種方法通過位場檢查幀的格式和大小來確定報文的正確性，用于檢查格式上的錯誤。 3.應(yīng)答錯誤 如前所述，被接收到的幀由接收站通過明確的應(yīng)答來確認。如果發(fā)送站未收到應(yīng)答，那么表明接收站發(fā)現(xiàn)幀中有錯誤，也就是說，ACK場已損壞或網(wǎng)絡(luò)中的報文無站接收。CAN協(xié)議也可通過位檢查的方法探測錯誤。 4.總線檢測 有時，CAN中的一個節(jié)點可監(jiān)測自己發(fā)出的信號。因此，發(fā)送報文的站可以觀測總線電平并探測發(fā)送位和接收位的差異。 5.位填充 一幀報文中的每一位都由不歸零碼表示，可保證位編碼的Z大效率。然而，如果在一幀報文中有太多相同電平的位，就有可能失去同步。為保證同步，同步沿用位填充產(chǎn)生。在五個生。在五個連續(xù)相等位后，發(fā)送站自動插入一個與之互補的補碼位;接收時，這個填充位被自動丟掉。例如，五個連續(xù)的低電平位后，CAN自動插入一個高電平位。CAN通過這種編碼規(guī)則檢查錯誤，如果在一幀報文中有6個相同位，CAN就知道發(fā)生了錯誤。 如果至少有一個站通過以上方法探測到 一個或多個錯誤，它將發(fā)送出錯標志終止當前的發(fā)送。這可以阻止其它站接收錯誤的報文，并保證網(wǎng)絡(luò)上報文的一致性。當大量發(fā)送數(shù)據(jù)被終止后，發(fā)送站會自動地重新發(fā)送數(shù)據(jù)。作為規(guī)則，在探測到錯誤后23個位周期內(nèi)重新開始發(fā)送。在特殊場合，系統(tǒng)的恢復時間為31個位周期。 但這種方法存在一個問題，即一個發(fā)生錯誤的站將導致所有數(shù)據(jù)被終止，其中也包括正確的數(shù)據(jù)。因此，如果不采取自監(jiān)測措施，總線系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化設(shè)計。為此，CAN協(xié)議提供一種將偶然錯誤從錯誤和局部站失敗中區(qū)別出來的辦法。這種方法可以通過對出錯站統(tǒng)計評估來確定一個站本身的錯誤并進入一種不會對其它站產(chǎn)生不良影響的運行方法來實現(xiàn)，即站可以通過關(guān)閉自己來阻止正常數(shù)據(jù)因被錯誤地當成不正確的數(shù)據(jù)而被終止。 八、CAN的可靠性 為防止汽車在使用壽命期內(nèi)由于數(shù)據(jù)交換錯誤而對司機造成危險，汽車的安全系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸具有較高的安全性。如果數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃宰銐蚋?，或者殘留下來的?shù)據(jù)錯誤足夠低的話，這一目標不難實現(xiàn)。從總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)的角度看，可靠性可以理解為，對傳輸過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯誤的識別能力。 殘余數(shù)據(jù)錯誤的概率可以通過對數(shù)據(jù)傳輸可靠性的統(tǒng)計測量獲得。它描述了傳送數(shù)據(jù)被破壞和這種破壞不能被探測出來的概率。殘余數(shù)據(jù)錯誤概率必須非常小，使其在系統(tǒng)整個壽命周期內(nèi)，按平均統(tǒng)計時幾乎檢測不到。計算殘余錯誤概率要求能夠?qū)?shù)據(jù)錯誤進行分類 ，并且數(shù)據(jù)傳輸路徑可由一模型描述。如果要確定CAN的殘余錯誤概率，我們可將殘留錯誤的概率作為具有80～90位的報文傳送時位錯誤概率的函數(shù)，并假定這個系統(tǒng)中有5～10個站，并且錯誤率為1/1000，那么Z大位錯誤概率為10—13數(shù)量級。例如，CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率Z大為1Mbps，如果數(shù)據(jù)傳輸能力僅使用50%，那么對于一個工作壽命4000小時、平均報文長度為 80位的系統(tǒng)，所傳送的數(shù)據(jù)總量為9×1010。在系統(tǒng)運行壽命期內(nèi)，不可檢測的傳輸錯誤的統(tǒng)計平均小于10—2量級。換句話說，一個系統(tǒng)按每年365天，每天工作8小時，每秒錯誤率為0. 7計算，那么按統(tǒng)計平均，每1000年才會發(fā)生一個不可檢測的錯誤。

  贊(7)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論

• 

  zpl674147499 2011-05-13 00:00:00

  我是 百度“單片機-can”團員 很高興為你服務(wù) 你可以用協(xié)議啊，比如modbus協(xié)議，

  贊(14)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論

• 

  6zzqzzq 2011-05-13 00:00:00

  本人自學can通信，搜集了大量資料 調(diào)試了一些設(shè)備 開發(fā)過can-bus can-rs232以及485通信 有需要請看名字 一起交流 本和chinaku2005為同一個人

  贊(11)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論

• 

  yangmin5257 2017-11-24 00:00:00

  首先，要明確你要的應(yīng)答是什么，是正確接收某個報文，還是某個節(jié)點向另一節(jié)點請求報文 一、正確接收報文： CAN報文包含一個ID場的部分，每個報文在總線上廣播，節(jié)點收到報文后比較ID，如果是該節(jié)點應(yīng)該接受的報文ID，該節(jié)點則完成接受； 二、請求報文： CAN報文內(nèi)在ID場前有一個1bit長度遠程幀場，0表示為普通幀，1表示為遠程幀，當A節(jié)點希望B節(jié)點向它發(fā)送某個報文時，A節(jié)點向總線廣播遠程幀，遠程幀無數(shù)據(jù)場，總線上節(jié)點同樣也是比較報文的ID場，當B節(jié)點比對ID場發(fā)現(xiàn)該遠程幀是向它請求時，B節(jié)點發(fā)送該遠程幀請求的幀，A通過diyi點中的方法接受收 PS：CAN總線報文的CRC校驗場后面會有一個ACK應(yīng)答場，發(fā)送報文的節(jié)點發(fā)出的ACK（1Bit）為“1”，正確應(yīng)答的節(jié)點（報文數(shù)據(jù)校驗通過正確）會將總線上的這個ACK位電平拉成“0”，表示正確應(yīng)答。 若A節(jié)點廣播報文后，發(fā)現(xiàn)該報文的ACK始終為“1”，則其收發(fā)器將從緩存中自動重發(fā)該幀，直到有節(jié)點正確接受ACK為“0”或者A節(jié)點離線 希望對你有幫助，還有不完整或不理解的可以追加提問或者M我

  贊(4)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論