CAN总线基础与模拟软件

一个实际的例子，配料系统——CAN通信设计,ID设计
在进行CAN总线通信的设计时，要注意： 1,要能区分出各种不同的信息， 用ID号来标识。 2,要区分出各种不同信息的优先级，比如发生了报警，优先级要高。 3,要区分出信息是要大家都接收的还是只针对某一个控制器的。(接收过滤) 比如有8个配料控制器,采用标准帧进行设计，问题可以如下解决：
第3个问题，CAN总线上节点对数据的选择接收——过滤机制
一个实际的例子，配料系统(简装版)
工作过程： 1,监控计算机确定哪些配料控制器进行配料任务，发选中消息给主控制器，主控制器 发送一条选中信息给所有的配料控制器，告知配料控制器哪些进行配料工作。 2,主控制器按一定顺序发送启动信息，让配料控制器启动，配料控制器启动后发送一 条启动成功的应答消息。 3,配料控制器启动后开始称量物料,把物料的流量值周期性的发送给监控机。 4,如果某个配料控制器出现故障，要发送报警信息。 5,当系统要停止时，主控制器发送停止命令，让配料控制器停止工作，并应答。
得出的结论，ID号小的能获得较高的优先级。 通过这样做，既照顾了数据优先性，碰撞的概率也降到极低的程度
第3个问题，CAN总线上节点对数据的选择接收——过滤机制
过滤机制是靠设置接收的ID和屏蔽位共同完成的。
1.默认情况下，总线上的节点接收所有的数据。 2.只接收某一个ID号的数据帧的情况是这样实现的： 设定要接收的ID号到节点的CAN控制器中，并且把相应的屏蔽位全设置为1. ID 0x317 例如：要接收ID号为0x317的标准数据帧：
CAN模拟软件运行的环境
计算机
计算机
计算机
计算机
计算机
计算机Ethernet 计算机 计算机 计算机
基础学习可以借肋一下模拟软件，在自己的计算机上不需要CAN的相关硬件设备， 可以模拟出CAN总线的一些特性，有助于理解CAN的一些基本概念。
第1个问题，CAN总线传输的数据——认识标准数据帧
CAN四种帧类型: 数据帧、远程帧、错误帧、超载帧；数据帧是实际中经常使用的。 标准数据帧:
让2#配料控制器停止的数据帧为： ID: 01000100010 = 0x222 (ID号) DLC： 1 (数据长度) 数据： 0xFE (1个字节的数据)
一个实际的例子，配料系统——CAN通信设计,接收屏蔽
还有一个问题： 接收方怎么选择信息？ 2个例子: 1.主控制器接收1~8号配料控制器的报警信息,前面说过它们的报警信息为以下这一组: 00000010001 = 0x011 1#配料控制器发送的报警信息 00000010010 = 0x012 2#配料控制器发送的报警信息 00000010011 = 0x013 3#配料控制器发送的报警信息 00000010100 = 0x014 4#配料控制器发送的报警信息 00000010101 = 0x015 5#配料控制器发送的报警信息 00000010110 = 0x016 6#配料控制器发送的报警信息 00000010111 = 0x017 7#配料控制器发送的报警信息 00000011000 = 0x018 8#配料控制器发送的报警信息 11111110000 = 0x7F0 屏蔽位 2.主控制器发送给2#的启/停信息,由于只有2#配料控制器接收，所以是全屏蔽的地方。
Hale Waihona Puke Baidu
对于标准帧，ID和MSK都是11位的，一个ID的bit就对应一个屏蔽的bit,屏蔽的某位为 1就说明接收到的ID的那一位必须与设定ID那一位相同，如果不相同就不接收；而屏 蔽位为0接收的ID那一位可以是(0或1)
第3个问题，CAN总线上节点对数据的选择接收——过滤机制
2.接收一部分ID号的实现： 例如：要接ID号为0x310到0x317标准数据帧。
一个实际的例子，配料系统——CAN通信设计,数据设计
细心的同学发现，我们上面设计的ID有的是主控制器发送给2#配料控制器的启/停信 息，一个ID只能代表一个意思？ 那是让2#启动还是停止呢？
别忘了，我们还除了ID 可用外还有0~8bytes的数据区可以用，它可以装我们要发送 的数据。
例如：控制配料控制器的启动停止，相当于一个开关量，我们最多用一个字节的数据 就够了。数据为0xFC表示启动, 0xFE表示停止 所以让2#配料控制器启动的数据帧为： ID:01000100010 = 0x222 (ID号) DLC： 1 数据：0xFC (数据长度) (1个字节的数据)
011 0001 0000 b 011 0001 0001 b 011 0001 0010 b 011 0001 0011 b 011 0001 0100 b 011 0001 0101 b 011 0001 0110 b 011 0001 0110 b 111111111000b
->0x310 ->0x311 ->0x312 ->0x313 ->0x314 ->0x315 ->0x316 ->0x317 屏蔽位
动动手吧，玩一会再把作业做了！
1.先把数据帧的格式复习一下，做做数据帧的收发实验
2.优先级实验
3.实验滤波实验
4.用一下虚拟设备 4.
一个实际的例子，配料系统——CAN通信设计
先对所有收发信息进行统计：这里介绍主控制器的信息和配料控制器的信息 主控制器传送的信息有： 发送： a.配料控制器选中信息，所有控制器都接收，优先级较低 b.配料控制器启动/停止信息，针对某控制器来控制启动停止,优先级一般 接收： a.各个配料控制器发送的报警信息, 要能区分出是哪个控制器发的， 优先级较高 b.各个配料控制器的启动/停止应答信息，能区分出是哪个控制器，优先级一般 配料控制器传送的信息有： 发送： a.发送实时称量的信息，各个控制器要有区分，优先级一般 b.各个配料控制器发送的报警信息, 要能区分出是哪个控制发的， 优先级较高 c. 各个配料控制器发送启动停止应答信息，能区分出是哪个控制器发的，优先级一般 接收： a.配料控制器选中信息，所有控制器都接收，优先级较低 b.主控制器发出来的启动/停止信息，针对不同控制器，优先级一般
注：ID号里的x代表的是跟控制器相关的数据(实际x是控制器号)，x的取值范围0~F
一个实际的例子，配料系统——2~3人一组试试协议
2~3人一组，来模拟配料系统，一个同学做主控制器，其它的同学做配料控制器,模拟 配料系统的工作过程。 1.定好配料控制器的号，按上面的协议表定出各条消息(ID和数据)。 2.主控制器发送选中命令，配料控制器同学看接收到的信息判断自己是否被选中。 3.主控制器依次给配料控制器同学发送启动命令，配料控制器同学回应一个启动成功 消息。 4.配料控制器的同学发送流量值信息, 主控制器同学可以用虚拟液位来看流量。 5.配料控制器的同学发送报警信息。 6.主控制器的同学区分是哪个配料控制器发送的报警信息。 7主控制器同学依次给配料控制器发送停止信息，配料控制器的同学收到后发送一个 停止成功消息。 把发送的数据和接收到的数据，附在作业上。 会出现的问题：如果都按照上面的协议表做实验，大家都是连在总线上的， 会出现的问题：如果都按照上面的协议表做实验，大家都是连在总线上的，会出现 协议冲突，每一组同学可以用扩展帧来制定自己的协议(比如 比如:用 协议冲突，每一组同学可以用扩展帧来制定自己的协议 比如 用ID12, ID13两位代表 两位代表 组号)，既解决冲突，又能把第5题做完 题做完。 组号 ，既解决冲突，又能把第 题做完。 作业按组交。第5题按一小组做一份，前四题每个做自己的。
CAN总线基础与模拟软件
CAN总线的基本问题
计算机 CAN BUS CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器
传输机构
执行机构
检测机构
其他网络
要关注的问题
1,这个总线是怎么工作的?——它们共用一条通信线路。. 2,它们传送的数据是什么样的？——帧格式 3,它们共用一条通信线路，竞争怎么办？——优先、仲裁,谁最优先 4,总线上传送的信息很多，某个控制器怎么接收自己需要的数据？——接收，过滤 5,还要注意CAN总线通信速率的问题
最前2bit设为优先 级 00 最高 01 一般 10 较低 11 最低 最后4bit设为控制器号 1111=15为主控制器 0001~1000,1~8# 0000相当于所有控制器 (用于区分不同控制器)
11 bit ID的使用
例如1#配料控制器发送的报警信息 00000010001 = 0x11 2#控制器发送的流量值信息 01000110010 = 0x232 主控制器发送给2#的启/停信息 01000100010 = 0x222 中间5bit可以代表各种消息 00001 配料控制器发送的报警 00010 主控制器发送的启动/停止信息 00011 配料控制器发送的流量信息 00100 配料控制器发送的启/停应答 00101 主控制器发送的选中信息
扩展数据帧:
数据帖主要有2种：标准帧和扩展帧 (它们主要区别是ID号长度不同；IDE位不同标准帧IDE=0显性电平,扩展帧IDE=1隐性电平。) 使用过程中要注意的有：ID，DLC， 0~8bytes数据，IDE
第2个问题，CAN总线优先级问题——逐位仲裁机制
CAN总线上的设备(节点)是检测到总线空闲才发送的，节点每次发送的数据都很短， 在极短的时间就能发送完成，这样数据不会碰撞，但当总线发送数据量很大的情况下， 难免会有两个设备同时发送的情况。就靠ID的大小来解决。 举例说明两个ID同时发送，逐位仲裁的方法 Node B：00011101101(0xED) VS Node A：00011101111(0xEF)
01000100010 = 0x222
111111111111 = 0x7FF
一个实际的例子，配料系统——协议表
对照信息表、ID的分配、数据的意义来制定协议表
命令/消息 主控制器发 启停命令 选中命令 主控制器收 启停应答 报警信息 配料控制器发 流量信息 报警信息 启停应答 配料控制器收 选中命令 启/停命令 2 1 0x450 0x22x 1节节，每bit代表相应的配料控制器启停 1字节，0xFC代表启动，0xFE代表停止 触发 触发 1 0 1 0x23x 0x01x 0x24x 1字节，0~0xFF代表流量值 1字节，0xEE代表有报警，0xEF代表无报警 1字节，0xCF代表启动，0xEF代表停止 周期 触发 触发 1 0 0x24x 0x01x 1字节，0xCF代表启动，0xEF代表停止 1字节，0xEE代表有报警，0xEF代表无报警 触发 触发 1 2 0x22x 0x450 1字节，0xFC代表启动，0xFE代表停止 1节节，每bit代表相应的配料控制器启停 触发 触发 优先级 ID号 数据 周期性