CAN总线详解.pdf

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1、CAN总线§1CAN总线的性能特点§2CAN总线的技术规范§3CAN器件及开发§1CAN总线的性能特点CAN（ControllorAreaNetwork）总线技术，由于其高性能、高可靠性以及独特的设计，越来越受到人们的重视。已被列入ISO国际标准，称为ISO11898。CAN最初是由BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的。由于CAN总线本身的特点，其应用范围已不再局限于汽车工业，而向过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械等领域发展。§1CAN总线的性能特点主要特点如下：1、多主

2、方式工作；2、具有不同的优先级；3、采用非破坏性总线仲裁技术§1CAN总线的性能特点4、CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”；5、节点数主要取决于总线驱动电路；6、采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。§1CAN总线的性能特点7、CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低。8、CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。9、直接通讯距离最远可达10km（速率在

3、5Kbps以下）；通信速率可达1Mbps（通信距离最长为40m）；§2CAN总线的技术规范§2.1CAN的通信参考模型§2.2CAN总线介质装置§2.3报文传送与帧结构§2.4错误类型和界定§2.5位仲裁技术§2.1CAN的通信参考模型1991年飞利浦半导体公司制定并发布了CAN技术规范。CAN技术规范（Version2.0）包括A和B两部分：2.0A：CAN报文标准格式2.0B：标准的和扩展的两种格式CAN只采用了ISO/OSI模型中的物理层和数据链路层。§2.1CAN的通信参考模型CAN通信模型的分层结构

4、§2.1CAN的通信参考模型一、物理层CAN技术规范的物理层定义信号怎样进行发送，因而涉及电气连接、驱动器/接收器的特性、位编码/解码、位定时及同步等内容。但对总线媒体装置，诸如驱动器/接收器特性未作规定，以便在具体应用中进行优化设计。CAN物理层选择灵活，没有特殊的要求，可以采用共地的单线制、双线制、同轴电缆、双绞线、光缆等。§2.1CAN的通信参考模型二、数据链路层1、逻辑链路控制子层为数据传送和远程数据请求提供服务，确认要发送的信息，确认接收到的信息，并为恢复管理和通知超载提供信息，主要功能是报文滤波、

5、超载通知和恢复管理。§2.1CAN的通信参考模型2、介质访问控制子层主要是传送规则，亦即控制帧结构、执行总线仲裁、错误检测、出错标定和故障界定。MAC子层为开始一次新的发送确定总线是否开放或者是否马上接收。MAC子层是CAN协议的核心，该子层特性不存在修改的灵活性。§2.1CAN的通信参考模型CAN数据链路层由一个CAN控制器实现，采用了改进的CSMA/CD方式，但不同于普通的Ethernet，它采用非破坏性总线仲裁技术，网络上节点（信息）有高低优先级之分以满足不同的实时需要。当总线上有两个节点同时向网上输送

6、信息时，优先级高的节点继续传输数据，而优先级低的节点主动停止发送，有效地避免了总线冲突以及负载过重导致网络瘫痪的情况。§2.1CAN的通信参考模型三、应用层协议CAN协议标准仅仅定义了物理层和数据链路层。早期CAN应用层的种类比较多，可以说每个厂家都有自己的应用层标准。Honeywell公司的SDS（智能分布系统）Rockwell公司的Devicenet§2.2CAN总线介质装置在1993年形成的国际标准ISO11898中对基于双绞线的CAN总线介质装置特性做了建议。总线可具有两种逻辑状态：隐性或显性。显位能

7、改写隐位。“0”为显性位，“1”为隐性位。§2.3报文传送与帧结构报文中的位流按照非归零码（NRZ）方法编码。报文传送由4种不同类型的帧表示和控制：数据帧携带数据由发送器至接收器；远程帧通过总线单元发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧；出错帧由检测出总线错误的任何单元发送；超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。§2.3报文传送与帧结构一、数据帧数据帧由7个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧尾。数据场长度可为0。§2.3报文传送与帧结构在CAN2.0B中存在

8、两种不同的帧格式（标准格式和扩展格式）。§2.3报文传送与帧结构为使控制器设计相对简单，并不要求执行完全的扩展格式，但必须完全执行标准格式。如何实现CAN技术规范兼容？每个控制器均支持标准格式，每个控制器均接受扩展格式报文，不至于因为格式而破坏扩展帧。§2.3报文传送与帧结构1、帧起始（SOF）标志数据帧和远程帧的开始，它仅由一个显位构成。2、仲裁场对于CAN2.0B，标准格式和扩展格式的仲裁场格式