3.3CAN总线基本技术参数

- 想要发送 - 监听网络 - 必须等待，直到当 前的发送完成。
节点 Y
节点 Y 等待时间
t0
帧间空间
t1
节点 Y 发送
节点 X 正在发送
图3-21 CAN媒体访问
时间t
如果两个或多个节点同时开始发送，则通过使用仲 裁场（11位标识符和RTR位（对于标准格式））的非破 坏性逐位仲裁机制来解决总线访问冲突。其基础是，当 一个隐性位（“1”）和一个显性位（“0”）同时被发送 至 总线时，总线上所出现的结果为一个显性位（“0”）。 在仲裁场发送期间，每一个发送器均监听总线电 平，并将它与自身发送的位相比较。若两值相等，则节 点可继续发送。若一个节点发送一个隐性位（“1”），而
当节点通过总线收发器从总线上收到标识符 ID=11000100111的数据帧/远程帧时，对于帧起 始和标识符部分,RXD上的电压VR的波形和典型 电平即为图3–18(a),而Vdiff的波形和典型电平仍 为图3–18（b）。 实际上，CAN技术规范中已提到，总线显 性电平由逻辑“0” (Vdiff＝2V)表示，隐性电平由 逻辑“1”(Vdiff＝0V)表示,这与图3–18（b）所示 的 电平“0”、“1”是一致的，只不过要注意，其中 “0”
标识符场 DLC场 LLC数据场
标识符场 DLC场
图3–19 LLC数据帧
图3–20 LLC远程帧
2、MAC子层 MAC子层描述OSI数据链路层的下部，它作为LLC子层和 物理层的接口。 CAN技术规范中指出，MAC子层是CAN协议的核心。MAC 子层提供的主要功能是传送协议，即发送/接收数据的封装（成 帧）/拆装，帧编码及位填充（若需要）/去除填充位（若有）， 媒体访问管理（执行仲裁），错误检测和标注，应答，（发 送）串行化/（接收）解除串行化。 ISO11898中介绍，MAC子层为LLC子层提供的服务为：应 答数据传送，即为LLC子层发送/接收数据帧；应答远程数据传 送，即为LLC子层发送/接收远程帧；超载帧传送，即为LLC子 层发送/接收超载帧。 CAN技术规范中给出的4种帧（数据帧、远程帧、错误帧和 超载帧）的组成均指的是MAC帧。
+5V
TXD
RL VCAN–H
RXD
总 线 收 发 器 VCAN–L VRL
图3–17 总线收发器与总线的连接
(4.5-5)V 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1
(a) TXD上的电压VT (以V-为参考电位)的波形及典型电平
2V
0
1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1
(b)总线差分电压Vdiff的波形及典型电平 图3–18 帧起始和标识符（＝11000100111）部分的VT 和 Vdiff的波形及典型电平
3.3 CAN总线基本技术参数
3.3.1 总线典型电平 总线上的位电平表示如图3–15所示。 图中，VCAN–H、VCAN–L分别表示总线的两线上的电压 （以某一电位为公共参考电位，一般选总线收发器的电源地）； Vdiff 为总线差分电平，Vdiff = VCAN–H-VCAN–L。 在总线为隐性电平/隐性状态时，VCAN–H和 VCAN–L均在 平均电平附近，Vdiff近似为零； 在总线为显性电平/显性状态时，Vdiff大于某一阈值。CAN 技术规范中没有给出隐性电平和显性电平的数值，而ISO11898 对此有所规定，其典型值如图3–16所示（图中V-为VCAN–H、 VCAN–L的公共参考电位）。由图中可见，在隐性状态下，各典 型值为：VCAN–H＝VCAN–L＝2.5V，Vdiff =0V；在显性状态 下，各典型值为：VCAN–H＝3.5V,VCAN–L=1.5V, Vdiff =2V。
3.3.2 LLC子层和MAC子层
1、LLC子层
LLC子层描述OSI数据链路层的上部。 CAN技术规范中指出，LLC子层的主要功能是接收过滤、超 载通知和恢复管理。接收过滤是指LLC子层通过对报文整个标识符 或部分标识符的屏蔽/筛选来决定是否接收报文；超载通知是指在 发生超载条件时，LLC子层发送超载帧以示通告，从而延迟下一个 数据帧或远程帧；恢复管理是指在发送期间，对于丢失仲裁的或 已损的报文，LLC子层具有自动重发的功能。 ISO11898中介绍，LLC子层（为用户）提供两类非连接方式 的传送服务：非应答数据发送服务和非应答远程数据请求服务。 根据这两种服务，存在两种类型的来自/传给用户的帧：LLC数据 帧和LLC远程帧。对于这两种类型的帧，LLC子层均向用户通告帧 是否成功发送或接收。 另一方面，LLC子层接受MAC子层提供的服务。LLC子层传 给/接收来自MAC子层的帧为：数据帧、远程帧和超载帧。
总线电平V
VCAN–H
V diff
VCAN–L
平均电平
隐性位
显性位
隐性位 时间
t
图3–15 总线上的位电平表示
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VCAN–H VCAN–H/VCAN–L 3.5V Vdiff =2V VCAN–L 隐性位 V图3–16 总线CAN–H和CAN–L电压的典型数值 显性位 1.5V 隐性位 Vdiff =0V
LLC数据帧和远程帧的结构分别如图3–19和图3–20所 示。应该指出，用户传给LLC子层的标准格式的数据帧包括4 部分：标识符、RTR位（为“0”）、DLC和数据场，前3部 分 的位数分别为11、1和4，即前3部分共有16位，刚好为2个 字节（占用2个地址单元，若每个地址单元为1个字节）。 许多CAN控制器（如SJA1000、P8xC591中的CAN控 制器）就要求将标识符、RTR位和DLC写入2个地址单元或 从2个地址单元中读出。 用户传给LLC子层的标准格式的远程帧包括3部分：标 识符、RTR位（为“1”）和DLC。
3.3.3 MAC 机制 CAN网络上一个节点发送的帧/报文可被网络 上所有其它节点监听并应答。 当总线处于空闲（开放）时，任何节点均可 开始发送报文。若一个节点正在发送，其它节点只 有在此发送完成以后，才可尝试发送，如图3-21所 示。 图中，节点Y在t0时刻想要发送，但通过监听 网络得知此时节点X正在发送（总线上有节点X的 帧），因此节点Y必须等待，直到节点X发送完 毕，并经帧间空间之后，在t1时刻才能发送。节点 Y等待的时间为（t1- t0）。