CAN总线很难吗？CAN总线看不懂是不可能的！.docx

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1、CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域网，是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。想到CAN就要想到德国的BOSCh公司，因为CAN就是这个公司开发的(和Intel)CAN有很多优秀的特点，使得它能够被广泛的应用。比如：传输速度最高到IMbPS,通信距离最远到IOkm,无损位仲裁机制，多主结构。近些年来，CAN控制器价格越来越低，很多MCU也集成了CAN控制器。现在每一辆汽车上都装有CAN总线。一个典型的CAN应用场景：*Wf中电机W控mB接近开关光电开关1信号调理模块CAN总线标准CAN总线标准只规定了物理层和数据链路层，需要用户自定义应用层。不同的CAN标准仅

2、物理层不同。CAN收发器负责逻辑电平和物理信号之间的转换。010111101000|TXDCAN收发存S|GNDCANHJ-ILJ|VccCANLlI|I一I|RXDVio|将逻辑信号转换成物理信号（差分电平），或者将物理信号转换成逻辑电平。CAN标准有两个，即IOSlI898和IOSII519,两者差分电平特性不同。ISoII898高速CAN电平ISc)II51,2低速CAN电平高低电平幅度低，对应的传输速度快;物理层ISO11898ISO11519-2电平显性修性显性吃性CAH_H/V3.503.004.001.75CAN_H/V1.503.001.003.25电位差/V2.0003.00

3、-1.50*双绞线共模消除干扰，是因为电平同时变化，电压差不变。物理层CA有三种接口器件CANbus多个节点连接，只要有一个为低电平，总线就为低电平，只有所有节点输出高电平时,才为高电平。所谓线与。CAN总线有5个连续相同位后，就插入一个相反位，产生跳变沿，用于同步。从而消除累积误差。和485、232一样，CAN的传输速度与距离成反比。CAN总线，终端电阻的接法:ftCAN-bus 终端电阻接法高速CANbus 终端电阻接法使线路阻抗连续.信号波形完整为什么是120Q,因为电缆的特性阻抗为120Q,为了模拟无限远的传输线数据链路层CAN总线传输的是CAN帧，CAN的通信帧分成五种，分别为数据帧

4、、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。数据帧用来节点之间收发数据，是使用最多的帧类型；远程帧用来接收节点向发送节点接收数据；错误帧是某节点发现帧错误时用来向其他节点通知的帧；过载帧是接收节点用来向发送节点告知自身接收能力的帧；用于将数据帧、远程帧与前面帧隔离的帧。数据帧根据仲裁段长度不同分为标准帧(2.0A)和扩展帧(2.0B)帧起始18 IIlllIl 4 1帧结构 标准帧帧起始I仲裁段I控制段I 数据段ICRC段I ACK I献束SRRIDERTRr1r帧起始由一个显性位（低电平）组成，发送节点发送帧起始，其他节点同步于帧起始;帧结束由7个隐形位（高电平）组成。仲裁段CAN总线是如何解决多点竞

5、争的问题？由仲裁段给出答案。CAN总线控制器在发送数据的同时监控总线电平，如果电平不同，则停止发送并做其他处理。如果该位位于仲裁段，则退出总线竞争；如果位于其他段，则产生错误事件。假设节点A、B和C都发送相同格式相同类型的帧，如标准格式数据帧,它们竞争总线的过程是：帧ID越小，优先级越高。由于数据帧的RTR位为显性电平，远程帧为隐性电平，所以帧格式和帧ID相同的情况下，数据帧优先于远程帧；由于标准帧的IDE位为显性电平，扩展帧的IDE位为隐形电平，对于前11位ID相同的标准帧和扩展帧，标准帧优先级比扩展帧fWjo控制段共6位，标准帧的控制段由扩展帧标志位IDE、保留位r和数据长度代码DLC组成

6、;扩展帧控制段则由IDE、rUr和DLC组成。总是用隐性电平填充数据段为0-8字节，短帧结构，实时性好，适合汽车和工控领域;数据帧 结构Data ： ByteO Byte7传输时MSB先传输CRC段CRC校验段由15位CRC值和CRC界定符组成。X15 X4 X。 X8 X， X， X， 1结构占M的性电平填充ACK段当接收节点接收到的帧起始到CRC段都没错误时，它将在ACK段发送一个显性电平，发送节点发送隐性电平，线与结果为显性电平。远程帧比较内容数据帧远程帧ID发送节点的ID被请求发送节点的IDSRRO显性电平）1（隐性电平）RTR0（显怏电平）1（隐性电平）DLC发送敷据长度请求的散据长

7、度是否有数据段是否远程帧分为6个段，也分为标准帧和扩展帧，且RTR位为1（隐性电平）CRC校哈范圉帧起始+仲裁段控制段敢据段帧起始仲裁段*控制段CAN是可靠性很高的总线，但是它也有五种错误。CRC错误：发送与接收的CRC值不同发生该错误；格式错误：帧格式不合法发生该错误；应答错误：发送节点在ACK阶段没有收到应答信息发生该错误；位发送错误：发送节点在发送信息时发现总线电平与发送电平不符发生该错误；位填充错误：通信线缆上违反通信规则时发生该错误。当发生这五种错误之一时，发送节点或接受节点将发送错误帧为防止某些节点自身出错而一直发送错误帧，干扰其他节点通信，CAN协议规定了节点的3种状态及行为RE

8、C：接收晴长计效后TECr发送的浜计依日：但时两者0坡；10.设备正常W总妓通值.检窝到债送时发送主动的演标识设备正常马电战通倍.检测朝锢接时发送检动储法标汉REC 127 且TEC 位逢缘”性位TEC 127 主动过载帧当某节点没有做好接收的“准备时，将发送过载帧，以通知发送节点。过载帧结构:过载标志1.hblJ8个连续S二电平位6个连续显怛电平位由于存在多个节点同时过载且过载帧发送有时间差问牍，可能出现过我标志加后超过6个位的现象.H过数标恚T卜过或幢界定符T6一过装标志叠部分T帧间隔用来隔离数据帧、远程帧与他们前面的帧，错误帧和过载帧前面不加帧间隔。1：帧间隔过后,如果无节点-TNrJR

9、R发送帧，则总线进入空闲L二J.里里厢2：帧间隔过后，如果被动错误节点要发送帧，则先发送8个除性电平的传输延迟,再发送帧.8个匕强生.二!一帧间隔苒输久迟:被动错谡善E奖茯标;保证主动错误节点优先发送.避免被动错误节点因硬件故障干扰整个网络构建CAN节点构建节点，实现相应控制，由底向上分为四个部分：CAN节点电路、CAN控制器驱动、CAN应用层协议、CAN节点应用程序。虽然不同节点完成的功能不同，但是都有相同的硬件和软件结构。CAN节点结构CAN收发器和控制器分别对应CAN的物理层和数据链路层，完成CAN报文的收发；功能电路，完成特定的功能，如信号采集或控制外设等；主控制器与应用软件按照CAN

10、报文格式解析报文，完成相应控制。CAN硬件驱动是运行在主控制器（如P89V51）上的程序，它主要完成以下工作：基于寄存器的操作，初始化CAN控制器、发送CAN报文、接收CAN报文；如果直接使用CAN硬件驱动，当更换控制器时，需要修改上层应用程序，移植性差。在应用层和硬件驱动层加入虚拟驱动层，能够屏蔽不同CAN控制器的差异。一个CAN节点除了完成通信的功能，还包括一些特定的硬件功能电路，功能电路驱动向下直接控制功能电路，向上为应用层提供控制功能电路函数接口。特定功能包括信号采集、人机显示等。CAN收发器是实现CAN控制器逻辑电平与CAN总线上差分电平的互换。实现CAN收发器的方案有两种，一是使用

11、CAN收发IC(需要加电源隔离和电气隔离)，另一种是使用CAN隔离收发模块。推荐使用第二种。CAN控制器是CAN的核心元件，它实现了CAN协议中数据链路层的全部功能，能够自动完成CAN协议的解析。CAN控制器一般有两种，一种是控制器IC(SJA1000),另一种是集成CAN控制器的MCU(LPCl1C00)MCU负责实现对功能电路和CAN控制器的控制:在节点启动时,初始化CAN控制器参数；通过CAN控制器读取和发送CAN帧;在CAN控制器发生中断时,处理CAN控制器的中断异常；根据接收到的数据输出控制信号；控制接口CAN-bus接口管理逻辑：解释MClJ指令，寻址CAN控制器中的各功能模块的寄

12、存器单元，向主控制器提供中断信息和状态信息。发送缓冲区和接收缓冲区能够存储CAN总线网络上的完整信息。验收滤波是将存储的验证码与CAN报文识别码进行比较,跟验证码匹配的CAN帧才会存储到接收缓冲区。CAN内核实现了数据链路的全部协议。CAN协议应用层概述CAN总线只提供可靠的传输服务，所以节点接收报文时，要通过应用层协议来判断是谁发来的数据、数据代表了什么含义。常见的CAN应用层协议有：CANOPCn、DCViCeNet、J1939、iCAN等。CA5I应用层协议驱动是运行在主控制器（如P89V51）上的程序，它按照应用层协议来对CAN报文进行定义、完成CAN报文的解析与拼装。例如，我们将帧I

13、D用来表示节点地址，当接收到的帧ID与自身节点ID不通过时，就直接丢弃，否则交给上层处理；发送时，将帧ID设置为接收节点的地址。CAN收发器SJAlOoO的输出模式有很多，使用最多的是正常输出模式，输入模式通常不选择比较器模式，可以增大通信距离，并且减少休眠下的电流。SJAlOoO是低电平复位. 使用MCU的复位引脚/ RSTCAN授WRST C1； 可以实现SJAIOoO MCU 同时复位用于SJAlOOo的片送建波作用收发器按照通信速度分为高速CAN收发器和容错CAN收发器。同一网络中要使用相同的CAN收发器。CAN连接线上会有很多干扰信号，需要在硬件上添加滤波器和抗干扰电路PESD1CA

14、N： IS用干CANlfe线的ESD保护器件. 适用于对抗ESO及其他电正突变脉冲也可以使用CAN隔离收发器(集成滤波器和抗干扰电路)。a件壶号工作BCAN电平备注CTM10505V高速CAN速特率：60kbps1MkbpsCTM10515ViSCAN波特率：5Wps-IMkbpsCTM825O5V高速CAN波特率：5Wps-1MbpsICTM8251*1.一5V高速CANCAN耐压较CTM8251高CTM8251D5V高速CAN双路CTM1O545VMiSCAN下面以CTM8251为例进行介绍CTM8251特点：KZS 采用全港封工艺 内部集成CAN收发电路2 完全电气隔离3 电压隔离DC2500V4 波特率5kps1Mbps 体积小，使用筒单78CAN控制器与MCU的连接方式SJAloOO模块SJA1000s耐电M.一WR-RD.INTCANRSTC