第三章CAN总线
第三章 CAN现场总线(第六讲)
2.1 网络通信的基本概念及通信模型2.1.2 网络通信基本模型单向数字通信模型的结构2.2 通信传输介质传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是 通信中实际传送信息的载体。
传输介质分类： 1.金属导体，例如同轴电缆、双绞线等，利用铜或铁等 金属导体的电流变化来传输数据。
2.透明玻璃或塑胶绳介质，例如光纤，它们利用光波来 传输数据。
3.介质不需要物理连接，例如无线与卫星通信等，主要 是利用电磁波的辐射来实现数据传输。
2.3 数据编码技术数据在通信介质上要以电磁波的物理信号进行传输，通常把数据的电 磁波表示称为电子编码。
信号也分模拟信号和数字信号。
不同类型的信号在不同类型的信道上 传输有4种组合。
数据编码:通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。
模拟数据编码、数字数据编码2.3.1 模拟信号调制模拟数据编码的三种编码方法：幅度键控ASK（amplitude-shift keying）相移键控PSK（phase-shift keying）频移键控FSK（frequency-shift keying）2.3.2数字数据的数字信号编码用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。
单极性码 双极性编码 归零码 非归零码 差分码 曼彻斯特编码2.3.3 模拟数据的数字信号编码模拟信号数字化的最常用方法：脉冲编码调制（PCM）。
模拟信号 PCM 数字信号 PCM 数字信号发信端中继器收信端模拟信号抽样量化编码 模拟信号数字化基本过程PCM编码机制2.7 通信信道访问控制方式通信中对公用信道的访问可以是随机的，即各工 作站可在任何时刻，任意地访问介质；也可以是受控 的，即各工作站可用一定的算法调整各站访问介质顺 序和时间。
在随机访问方式中，常用的争用总线技术为 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with/ Collision Detection 载波监听多路访问/冲突检测）。
can总线 原理
can总线原理
CAN总线是一种广泛应用于车载网络和工业控制系统中的串
行通信协议。
它基于CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）和差分信号传输技术，能够实现高效可靠的数据传输。
CAN总线的原理如下：
1. 物理层：CAN总线采用差分信号传输技术，使用两根同轴
电缆来传输数据和信号。
其中一根电缆传输高电平信号，另一根电缆传输低电平信号，两根电缆之间的电压差代表着传输的数据。
2. 数据帧：在CAN总线中，数据被封装成帧进行传输。
每个
数据帧由两部分组成：标识符（Identifier）和数据域（Data Field）。
标识符用于区分不同的消息和设备，数据域用于存
储实际传输的数据。
3. 仲裁机制：当多个设备同时发送数据帧时，CAN总线通过
仲裁机制来确定哪一个设备具有发送优先权。
仲裁机制使用位级别的比较来确定标识符的优先级，标识符的低位优先级高。
4. 帧有效性检测：CAN总线中每个设备都会对发送的数据帧
进行错误检测，以确保传输的可靠性。
这包括检查接收的数据帧是否有误码、位错误、位略符错误和CRC（循环冗余校验）错误。
5. 错误处理：当CAN总线上发生错误时，每个设备能够通过
错误报告机制获得有关错误类型和位置的信息，并采取相应的
措施进行纠正或处理。
总的来说，CAN总线通过差分信号传输、仲裁机制、帧有效性检测和错误处理等机制，可以实现高效可靠的数据传输，广泛应用于车载网络和工业控制系统中。
CAN总线的原理及使用教程
CAN总线的原理及使用教程一、CAN总线的原理1.数据链路层：CAN总线采用的是二进制多播通信方式，即发送方和接收方之间没有直接的连接关系，所有节点共享同一个总线。
在一个CAN总线系统中，每个节点都可以发送和接收信息。
当一个节点发送消息时，所有其他节点都能接收到该消息。
2.帧格式：CAN总线使用的是基于帧的通信方式，每个消息都被封装在一个CAN帧中。
帧由起始标志、ID、数据长度码、数据和校验字段组成。
其中，ID是唯一标识符，用来区分不同消息的发送者和接收者。
数据长度码指示了消息中数据的长度。
校验字段用于检测数据的完整性。
3. 传输速率：CAN总线的传输速率可根据需求进行配置，通常可选的速率有1Mbps、500Kbps、250Kbps等。
高速传输速率适用于对实时性要求较高的应用，而低速传输速率适用于对实时性要求不高的应用。
4.错误检测：CAN总线具有强大的错误检测能力，能够自动检测和纠正错误。
它采用了循环冗余校验（CRC）算法，通过对数据进行校验，确保数据的完整性。
如果数据传输过程中发生错误，接收方能够检测到错误，并通过重新请求发送来纠正错误。
二、CAN总线的使用教程1. 硬件连接：在使用CAN总线之前，需要先进行硬件连接。
将所有节点的CANH和CANL引脚连接到同一个总线上，并通过双终端电阻将CANH和CANL引脚与Vcc和地连接。
确保所有节点的通信速率和电气特性相匹配。
2.软件设置：使用相应的软件工具对CAN总线进行配置。
根据具体需求，设置通信速率、总线负载、数据帧格式等参数。
还需要为每个节点分配唯一的ID，用于区分发送者和接收者。
3.数据传输：使用软件工具编写代码，实现消息的发送和接收。
发送消息时，需要指定ID、数据长度和数据内容。
接收消息时，需要监听总线上的消息，并根据ID判断是否为自己需要的消息。
通过合理的逻辑处理，实现节点之间的数据交换和通信。
4.错误处理：CAN总线在数据传输过程中可能会发生错误，如位错误、帧错误等。
can总线的工作原理
can总线的工作原理CAN（Controller Area Network，控制器局域网）总线是一种多节点、分布式的串行通信协议，用于在不同的设备（如汽车电子控制单元）之间进行通信。
其工作原理如下：1. 总线结构：CAN总线包括两个主要组成部分：控制器和节点。
控制器负责管理总线上的通信，而节点则是实际的设备。
2. 通信速率：CAN总线使用串行通信方式，在一个时间周期内传输一位的数据。
通信速率可以根据需求进行调整，常见的有125kbps、250kbps和500kbps等。
3. 帧格式：CAN通信使用帧格式进行数据传输。
一个帧包括标识符、控制位、数据段和校验位等。
标识符用于确定帧的优先级和发送者的身份，控制位用于控制数据的传输方式，数据段用于传输实际的数据，校验位用于检查数据的完整性。
4. 预定位位：CAN总线使用预定位位来确保总线上的节点在发送数据之前处于同一状态。
当节点准备好发送数据时，首先发送一个断开位（Dominant），然后等待总线上所有节点一起发送一个随机位（Arbitration）。
节点在发送随机位时会检测总线上的信号，如果发现有其他节点同时发送了同样的位，则会停止发送，并等待下一个时间周期再次发送。
5. 碰撞检测：如果两个或多个节点同时发送数据，会发生碰撞（Collision）。
CAN总线通过监听总线上的信号来检测碰撞，并使用位优先级来解决冲突。
发送高优先级的节点会优先发送数据，低优先级的节点则会停止发送。
6. 增强型CAN（CAN FD）：为了提高数据传输速率，增强型CAN通过增加数据段长度和引入一些新的特性来实现更高的传输速率。
总的来说，CAN总线的工作原理是通过预定位位和碰撞检测来保证多个节点间的通信正常进行，从而实现数据的可靠传输。
CAN总线的介绍
CAN总线的介绍CAN总线是指控制器局域网络（Controller Area Network）的缩写，是一种被广泛应用于汽车电子系统的通信总线。
它最初由德国汽车制造商BOSCH于1983年开发，用于解决传统有线电缆在多个控制单元之间进行数据传输过程中所遇到的问题。
CAN总线的设计目标是提供高可靠性的实时通信，优化汽车电子系统的性能，并节省系统成本。
CAN总线的特点之一是在一个相对短的物理线路上能实现高速数据传输。
它的传输速率通常为1 Mbps，且可在特殊情况下扩展至10 Mbps。
CAN总线可以支持多达110个节点连接在同一总线上，并且在同一车辆或系统内部的多个子网之间提供通信。
CAN总线使用了一种全双工的通信方式，即任何节点都可以同时发送和接收数据。
这也意味着不同的节点可以通过总线实时地进行数据沟通。
此外，CAN总线还具备高度容错性和冗余性，即使在总线上存在故障或节点故障的情况下，仍能保持通信稳定和可靠。
CAN总线的传输机制采用了一种基于优先级的非中断方式。
当一个节点想要发送数据时，它会使用一个帧来尝试传输。
如果总线上没有其他节点正在发送数据，则该帧可以立即传输。
如果有多个节点同时发送数据，CAN总线会根据每个节点的优先级来确定哪个节点能够成功发送，从而实现数据的有序传输。
CAN总线还支持多种类型的帧结构，包括数据帧、远程帧和错误帧。
其中，数据帧用于发送实际数据，远程帧用于请求其他节点发送数据，而错误帧则用于报告数据传输过程中的错误情况。
这些帧结构使得CAN总线能够满足不同类型的通信需求。
在汽车电子系统中，CAN总线被广泛应用于各种控制单元之间的通信，例如引擎控制单元、变速器控制单元、车身电子控制单元等。
它能够实现这些控制单元之间的实时数据交换，提高整车系统的性能和安全性。
此外，CAN总线还可以支持诊断和配置功能，让技术人员能够对车辆的电子系统进行故障排查和参数调整。
总之，CAN总线是一种可靠、高效的通信总线，被广泛应用于汽车电子系统。
can总线的原理
can总线的原理CAN总线的原理CAN总线，全称Controller Area Network，是一种高度可靠的、高速的、串行通信总线，常被应用于汽车电子、工业控制和航空航天等领域。
CAN总线的原理主要包括物理层、数据链路层和应用层。
一、物理层CAN总线的物理层是基于差分传输的。
它使用两条线CAN_H和CAN_L，当CAN_H线电压高于CAN_L线电压时，表示逻辑为1，当CAN_L线电压高于CAN_H线电压时，表示逻辑为0。
CAN总线的差分传输方式具有很强的抗干扰能力，能够有效地抵抗电磁干扰和噪声等干扰。
二、数据链路层CAN总线的数据链路层主要包括帧格式、帧发送和接收机制。
CAN 总线的帧格式包括起始位、帧类型、数据长度、数据区、帧校验和和结束位。
其中，起始位和结束位用于标识一个CAN总线帧的开始和结束，帧类型用于标识数据帧或远程帧，数据长度用于标识数据区的长度，数据区用于存储数据或请求数据，帧校验和用于确认数据的正确性。
CAN总线的帧发送机制采用分时复用和优先级控制的方法，即不同节点通过CAN总线共享相同的带宽，同时通过优先级控制来实现节点之间的数据传输。
当多个节点同时发送数据时，CAN总线会按照节点的优先级进行数据传输，优先级越高的节点先发送数据。
CAN总线的帧接收机制采用广播方式，即所有节点都能够接收到总线上的数据帧，并采用校验和来判断数据的正确性。
如果数据校验和正确，则可以接收数据，否则舍弃数据。
三、应用层CAN总线的应用层是通过标准的数据格式和协议来实现节点之间的数据交换。
CAN总线的应用层支持多种数据类型，包括数字、模拟和状态等，并支持多种通信协议，如CANopen、J1939和DeviceNet等。
CAN总线的原理是基于差分传输的物理层、帧格式、帧发送和接收机制以及应用层协议。
它具有高度可靠的性能、高速的传输速率和良好的抗干扰能力，广泛应用于汽车电子、工业控制和航空航天等领域。
《CAN总线》课件
CAN总线的网络拓扑结构
总线拓扑结构
CAN总线常采用“总线”拓扑结构，节点通过总线相连。
树形拓扑结构
扩展的CAN总线也可以采用树形结构，增加节点间的通信和连接。
混合型拓扑结构
实际应用中，总线和树形拓扑结构也可以结合使用，以满足特定的应用需求。
CAN总线的错误处理机制
错误检测
CAN总线采用CRC校验和一些其他 的技术进行检错，确保数据传输 的准确性。
CAN总线的优缺点及与其他总线的比较
优点
• 成熟的技术 • 高性能、高可靠性和实时性强 • 传输速率快，容量大 • 成本较低，可延迟升级
缺点
• 节点建设的成本较高 • 不支持多主机竞争机制 • 防干扰性不如其他总线
CAN总线的应用案例
汽车电子
CAN总线广泛应用于汽车车身控 制、发动机管理、制动系统、车 门锁等功能上。
CAN总线可以实现医疗器械的控 制、监测、通信等功能，提高医 疗设备的智能化。
CAN总线的物理层协议
CAN总线采用的物理层协议是双绞线双向传输，传输速率可选择1Mbps、500Kbps、250Kbps、125Kbps四种。 CAN常用的线缆是屏蔽双绞线。
CAN总线的数据链路层协议
1
逻辑链路控制
CAN总线使用了逻辑链路控制（LLC）协
CAN总线的标准化和认证
CAN总线的标准化和认证很重要，包括ISO11898标准规范、CANopen协议、Can in Automation（CiA）协议等， 同时还需符合CE、EMC、RoHS等认证标准。
信息帧的优先级
2
议。
CAN总线采用“重发优先级”机制，即具有
较高优先级的消息帧比较低优先级的消 息帧CAN总线的LLC协议实现了简单的流控制， 即发送方发完一部分帧后必须等待接收 方的回复才可继续发送。
CAN总线
总线电缆来防止可能的扰动。 斜率模式：转换速度故意降低，以减少电磁辐射。 准备模式：低功耗睡眠状态。
9
高速模式
Px,y为低：工作 Px,y为高：睡眠 高速实现方式：
0 Rext 1.8k
TP4 5 1
5K 5
4
CGND +C5V
1
C1 69 0 .1 u F
4
CGND
5
1
1 R1 42
8
3
3 3 30
1
TP4 4
U1 8 TXD
VCC
RXD
CANH
VREF
CANL
RS
GND
8 2C2 5 0 R1 45
+ C 5V
3
C1 72
0 .1 u F
7
CGND
6
2
CGND
CANH CANH
数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。
远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识别符 的数据帧。
错误帧：任何单元检测到一总线错误就发出错误帧。
过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧） 之间提供一附加的延时。
35
数据帧
仲裁域
控制域
数据域 CRC校验码域
应答域 帧结束
相位缓冲段1只在当前位周期内被增长（或者缩短相位缓冲段 2 ），接下来的位周期，只要没有重同步，各段将恢复为位 时间的编程预设值。
28
重同步跳转宽度
重同步跳转宽度SJW并不是位周期里的一段，却是位定 时计算时的一个重要的指标。它定义了重同步时，为补 偿相位误差，位时间中相位缓冲段1被增长或者相位缓冲 段2被缩短的最大基本时间单元数。
CAN总线详细教程
CAN总线详细教程
1、CAN总线介绍
CAN（Controller Area Network）控制器区域网络，是一种汽车电子系统中的主要总线，可用于汽车中各个电子系统之间的通信。
它是一种标准化的总线，具有很高的时序要求，可以承载多种信息，灵活性好，安全性能好，适用于多种应用场景，如汽车、航空、工业控制等。
CAN总线是1981年开发出来的，由Robert Bosch GmbH开发，也是早期汽车电子系统中最主要的总线。
它是一种可靠性较高的通信协议，具有简洁可靠、发送数据率较高和发送范围较远等特点，可在多种应用场景中使用，且在电子领域受到了广泛的应用。
2、CAN总线特点
可靠性高：CAN网络具有多种保护机制，而且在进行数据传输时能够自动检测数据的完整性，这使得CAN网络在发送数据时的正确率更高，可靠性也比一般的网络要高。
数据传输速率高：CAN网络采用时间总线的形式，可以在一定的时间内完成数据传输，这样可以保证在传输时的速率更高。
发送范围较远：CAN网络支持的信号线长度非常的长，可以发送到大范围的地方，这样可以方便数据的传输。
总线简洁可靠：CAN网络只需要两根信号线，而且能够很好的保护数据的传输，所以在电子产品中被广泛的使用。
CAN总线介绍
CAN总线介绍CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于汽车、工业控制等领域的数据通信协议。
CAN总线具有高可靠性、高实时性和高带宽等特点，被广泛应用于车辆电子控制系统、航空航天、机械设备等领域。
CAN总线最早由德国Bosch公司在上世纪80年代开发，用于车辆的电子控制。
由于CAN总线在汽车电子领域的成功应用，其优势同样得到了其他领域的认可，逐渐被应用于其他工业领域。
CAN总线采用串行通信方式，可以连接多个节点，实现节点间的数据交换和通信。
1.高可靠性：CAN总线采用差分信号传输，具有较强的抗干扰能力。
在电磁干扰、噪声和抗电气干扰等环境下，CAN总线能够保持正常的数据传输，确保数据的可靠性。
2.高实时性：CAN总线具有优异的实时性能，数据传输的延迟时间很短，一般在毫秒级别。
这使得CAN总线能够满足实时应用的需求，例如车辆的实时控制系统、工业自动化过程控制等。
3. 高带宽：CAN总线的传输速率可达到1Mbps，远远超过了一般串行数据通信协议的速率。
这使得CAN总线能够传输大量的数据，满足复杂系统的通信需求。
4.易于扩展：CAN总线的节点数可以达到数百个，能够方便地扩展系统。
不同的节点可以通过CAN总线进行数据交换，实现节点之间的通信和协作。
这使得CAN总线非常适合于复杂的系统中使用，例如车辆电子控制系统中的各个控制单元。
CAN总线的应用非常广泛，特别是在汽车电子领域。
在汽车中，CAN 总线用于车辆的电子控制系统，如发动机管理系统、制动系统、安全系统等，实现不同控制单元之间的数据传输和通信。
CAN总线可以使得不同控制单元之间实时交换数据，协调各个功能模块的工作，提高整个车辆系统的性能和安全性。
除了汽车电子领域，CAN总线还应用于其他工业控制领域。
例如，CAN总线可以用于机械设备的控制系统，实现各个执行机构之间的协调与控制。
此外，CAN总线还可以用于工业自动化系统，实现各个传感器和执行器之间的数据交换和控制。
can总线知识点
can总线知识点（原创版）目录1.CAN 总线的概述2.CAN 总线的基本原理3.CAN 总线的主要特点4.CAN 总线的应用领域5.CAN 总线的发展前景正文一、CAN 总线的概述CAN 总线，全称为控制器局域网（Controller Area Network），是一种用于实时控制的串行通信总线。
它最初由德国的 Robert Bosch GmbH 公司于 1980 年代研发，用于汽车电子设备的通信。
后来，CAN 总线逐渐被广泛应用于各种工业自动化领域。
二、CAN 总线的基本原理CAN 总线采用多主控制器结构，所有连接在总线上的节点（设备）都可以发送和接收信息。
总线上的节点通过消息帧进行通信，消息帧包含标识符、数据长度码、数据字段、CRC 字段和应答位等。
CAN 总线采用非同步传输方式，节点间的通信不依赖于固定的时间基准，而是通过消息帧中的定时器来同步。
三、CAN 总线的主要特点1.高速通信：CAN 总线的通信速率最高可达 1Mbps，适用于实时控制系统。
2.多主控制器：总线上的每个节点都可以主动发送信息，不存在固定的主从关系。
3.错误检测与纠正：CAN 总线具有 CRC 校验和应答位机制，可以检测到错误并进行纠正。
4.强抗干扰能力：CAN 总线采用差分信号传输，具有较强的抗干扰能力。
5.扩展性强：CAN 总线可以连接大量节点，最多可达 256 个。
四、CAN 总线的应用领域CAN 总线广泛应用于汽车电子、工业自动化、机器人控制、智能家居等领域。
例如，在汽车电子中，CAN 总线用于连接发动机控制单元、底盘控制单元、仪表盘等设备；在工业自动化中，CAN 总线可以用于传感器数据采集、机床控制等场景。
五、CAN 总线的发展前景随着物联网、工业 4.0 等技术的发展，CAN 总线在未来将发挥更大的作用。
同时，CAN 总线也在不断升级，如 CAN FD（CAN with Flexible Data rate）等新标准已经推出，以满足更高的通信速率和性能要求。
CAN总线
3
CAN 总 线
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CAN的工作原理、特点
1．CAN 的工作原理
CAN总线标准包括物理层、数据链路层，其中链路层定 义了不同的信息类型、总线访问的仲裁规则及故障检测与故 障处理的方式。
当CAN 总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形 式广播给网络中所有节点。
每组报文开头的11位字符为标识符(CAN2.0A)，定义了 报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。
➢ 仲裁场（标准格式）由11位标识符ID28~ ID18、远程发送 请求位RTR（Remote Transmission Request BIT）组成， 其中ID高七位不可全为1（隐性）；
➢ 仲裁场（扩展格式）由29位标识符ID28~ ID0、SRR位、识 别符扩展位IDE(Identifier Extension Bit)位、RTR位组成；
错误状态类型
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➢ 主动错误状态
✓ 主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。
✓ 处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误
标志。
➢ 被动错误状态
✓ 被动错误状态是易引起错误的状态。
✓ 处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信，但为不妨
碍其它单元通信，接收时不能积极地发送错误通知。
✓ 处于被动错误状态的单元即使检测出错误，而其它处于
求数据的物理传输通路有较高的速度。在几个站同时需要 发送数据时，要求快速地进行总线分配。 ➢ 如果2 个或2 个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有 总线访问冲突。通过使用识别符的位形式仲裁可以解决这 个冲突。 ➢ CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合 在11位标识符中，具有最低二进制数的标识符有最高的优 先级。这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被 更改。总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。
can 总线 原理
can 总线原理
总线原理是计算机硬件系统中的重要概念，用于实现计算机各个组件之间的数
据传输和通信。
总线是一组并行的电子线路，可以传输数据、地址和控制信号。
总线原理的基本思想是将计算机中的各个组件（如CPU、内存、I/O设备等）
通过一根或多根共享的传输线连接起来，形成一个共享的数据传输通道。
通过总线，各个组件可以直接交换信息，实现数据的读取、写入和控制。
在计算机中，总线分为三大类：数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用
于传输数据，地址总线用于指定数据的来源或目的地的内存地址，控制总线则控制数据传输的时间、方式和操作。
总线采用并行传输方式，数据被分成固定长度的字节或字，并通过总线进行传输。
总线的宽度决定了一次可以传输的数据量，常见的有8位、16位、32位等。
总线的速度取决于总线的频率和数据宽度，高速总线能够提高数据传输的效率。
总线原理的优点是可以简化计算机系统的设计和扩展，不同的组件可以通过总
线进行连接，方便了系统的升级和维护。
同时，总线还可以减少系统中的接口数量，降低了系统的复杂性。
总线原理也存在一些限制和缺点。
由于各个组件共享总线，可能会出现多个组
件同时请求传输数据的冲突情况，导致总线的带宽资源竞争和延迟增加。
此外，总线的长度限制了系统的扩展能力，超过总线长度限制的组件无法直接连接。
总的来说，总线原理是计算机硬件设计中的重要概念，通过共享传输线，实现
各个组件之间的数据传输和通信。
它简化了系统设计和维护，但也存在一些限制和缺点，需要在实际设计中进行合理的权衡和应用。
CAN总线详细教程
CAN总线详细教程CAN总线是一种高速串行通信协议，广泛应用于自动化控制系统、汽车电子、工业设备等领域。
它具有高速传输、可靠性强和抗干扰能力强等优点。
本篇文章将介绍CAN总线的基本原理、通信方式、帧格式以及应用示例等内容。
一、CAN总线基本原理CAN（Controller Area Network）总线是一种多主机、多从机的通信系统，包括一个主控器和多个节点。
主控器负责决定总线上的通信速率和优先级，节点之间的通信通过总线上发送和接收的消息进行。
二、CAN总线通信方式1.基于广播的通信方式：主控器发送的消息会被总线上的所有节点接收。
节点根据消息的标识符判断是否需要对其进行处理。
2.基于点对点的通信方式：主控器发送的消息只会被消息的接收者节点接收。
消息的接收者是通过消息的标识符来确定的。
在实际应用中，一般会结合这两种通信方式来实现复杂的通信需求。
三、CAN总线帧格式1.数据帧：用于实际传输数据。
数据帧包括标识符、控制字段、数据字段和校验字段等。
2.远程帧：用于请求节点发送数据。
远程帧只包括标识符和控制字段。
标识符用于标识消息的类型和优先级，控制字段用于进行错误检测和数据传输的控制。
数据字段包含要传输的数据，校验字段用于检测数据传输过程中是否出现错误。
四、CAN总线应用示例以汽车电子控制系统为例，介绍CAN总线的应用。
在汽车上，CAN总线被广泛应用于发动机控制、刹车系统、空调系统等各种电子控制单元之间的通信。
通过CAN总线，这些电子控制单元可以实现信息的共享和协同工作。
例如，发动机控制单元可以将发动机的运行状态通过CAN总线发送给其他控制单元，供其他控制单元进行相应的控制。
刹车系统可以通过CAN总线获取发动机控制单元的信息，判断是否需要进行制动操作。
空调系统可以根据发动机控制单元的信息，调整空调的工作状态等。
总结：CAN总线是一种高速串行通信协议，具有高可靠性和抗干扰能力强的特点。
它采用差分传输技术，实现多主机、多从机的通信。
CAN总线的介绍
CAN总线的介绍
CAN总线，又称局部总线，是一种采用开发现代汽车系统中的分布式与微处理机之间进行数据交换的高效的控制器局域网络（Controller Area Network，简称CAN）。
它是一种传输媒体，采用电气信号传输业界普及的普通接口技术（比如现在常见的RS-232）。
它具有灵活性和可靠性，可满足特定的应用，比如汽车、家用电器、智慧家居等，能够实现经济高效的分布式控制系统。
CAN总线的总线速率可以从10Kbps到1Mbps不等，从低速的基于时间双工协议（Time Division Multiplexing，TDD）到更高速的基于传输控制协议（Transport Control Protocol，TCP）， CAN总线的数据带宽可达几十MHz，也支持多速率变化。
CAN总线的异步数据传输模式，可以有效提高系统效率，实现可靠的传输，减少数据冲突，并具有高度可靠性和自动检测错误的能力，这些特性使它成为自动控制应用中著名的、兼容性最强的硬件开发平台。
can总线的原理
CAN总线的原理
1. 什么是CAN总线？
CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于实时控制领域的串行通信协议。
CAN总线主要特点：
•差分信号传输，抗干扰性强；
•支持多主机通信方式；
•基于事件驱动的通信机制；
•数据传输速率可调，兼具高速和低速两种模式；
•适用于复杂的网络拓扑结构。
2. CAN总线的工作原理
CAN总线采用了CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）的工作方式。
基本步骤如下：
1.总线空闲时，节点可以发送数据帧；
2.发送前先检测总线上的信号，确保没有其他节点正在发送数据；
3.若检测到有其他节点同时发送数据，则发生冲突，节点暂停发送并等待随
机时间后再次尝试；
4.若没有冲突，节点发送数据帧，并监测发送状态；
5.其他节点接收数据帧，并发送确认信息；
6.发送节点根据接收到的确认信息判断数据是否发送成功。
3. CAN总线应用领域
CAN总线广泛应用于以下领域：
•汽车电子控制系统；
•工业自动化；
•航空航天；
•医疗设备；
•军事装备。
在这些领域中，CAN总线可实现多个硬件设备之间的高效通信，提高系统的可靠性和实时性。
以上是关于CAN总线原理的简要介绍，希望对您有所帮助。
can总线原理
can总线原理
CAN总线原理
CAN总线是一种多主控的串行通信协议，用于在实时环境中
传输数据。
CAN总线被广泛应用于汽车电子系统、工业自动
化和航空航天领域。
CAN总线采用了多主控的架构，即多个设备可以同时访问总线。
每个设备都有自己的标识符，用于识别设备的优先级。
在总线上，每个设备可以发送和接收数据帧。
CAN总线的数据传输是基于“消息”的概念。
当一个设备需要
发送数据时，它将数据封装在一个消息中，并附上自己的标识符。
消息会被广播到总线上，所有设备都可以接收到该消息。
每个设备都会对消息进行检查，如果设备的标识符与消息中的标识符匹配，那么设备就会处理该消息。
CAN总线采用了差分信号传输，即每个位都通过两条线传输，分别代表高电平和低电平。
这种方式可以有效抵抗噪声和干扰，提高通信的稳定性和可靠性。
此外，CAN总线还采用了位定
时的方式，通过设定时间间隔来确定每个位的传输时机。
CAN总线还具有很好的容错能力。
当发生错误时，比如数据
冲突或位错误，CAN总线可以自动检测并进行纠正。
此外，CAN总线还支持错误检测和错误报告功能，可以及时发现并
解决通信故障。
总的来说，CAN总线具有高效、可靠和容错等特点，适用于实时环境下的数据传输。
它真正实现了设备之间的互联互通，为各种应用领域提供了强大的通信支持。
8 第五课 第三章CAN总线系统结构
图3.4 简单的总线拓扑结构
（a）环型拓扑结构
现场总线技术
（b）树型拓扑结构
图3.5 复杂拓扑结构的连接
现场总线技术
3.5 CAN总线的通信方式
CAN总线根据节点的不同，可以采取不同的通信方式以适应不同 的工作环境和效率。
（1）CAN总线可以多主式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地 向网络上的其它节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。
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3.2CAN总线系统的节点
3.2.1节点的概念
节点一般是指挂在CAN总线上的传感部件、执行部件或控制单元。
节点间通过对等的传播数据来实现网络通信。
节点的微控制器和上位机之间的通信可以是单向的，也可以 双向。
在双向传输信息模式中，上位机可以通过节点传来的数据和 状态值，进行报警或调整等反馈措施。
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3.4基于CAN总线构建复杂拓扑结构的工业控制系统
很多工业控制系统应用了基于CAN总线的网络控制系统，而 这些网络控制系统一般具有复杂的拓扑结构。
以一个16位微处理器的CAN网关的设计为例:
一个微处理器控制4个通信接口：两个CAN、一个485和一个上位机RS232。 信息和数据在两条CAN之间转发。 CAN和485之间数据转换。 和上位机之间的通信服务。 具备路由选择和流量控制功能，能提供本地时钟服务（Local Real Time Clock Service）。Fra bibliotekPC 机
控制器
CAN卡
RH6
DVT
目标
现场总线技术
CAN总线的应用举例
工控机
码跺机器人
托盘2
控制器
检测点3 传送线
DVT 检测点2
can总线知识点
can总线知识点摘要：1.什么是CAN 总线2.CAN 总线的特点3.CAN 总线的工作原理4.CAN 总线的应用领域5.CAN 总线的发展趋势正文：CAN 总线是一种用于实时控制的串行通信总线，它最初由德国的Robert Bosch GmbH 公司于1980 年代开发，用于汽车电子设备的通信。
CAN 总线具有高速、高可靠性、强实时性、成本低等优点，因此在各种自动化控制领域得到了广泛的应用。
CAN 总线的特点主要体现在以下几个方面：首先，它是一种多主控制器的总线结构，这意味着在总线上可以同时存在多个控制器，它们可以平等地发送或接收信息，不存在固定的主从关系。
其次，CAN 总线具有高达1Mbps 的数据传输速率，满足了实时控制系统的需求。
再次，CAN 总线采用了高可靠的错误检测和处理机制，例如奇偶校验、帧校验、应答错误检测等，确保了通信的可靠性。
最后，CAN 总线的成本较低，因为它使用的硬件成本较低，而且现有的许多微控制器都集成了CAN 控制器，使得开发和应用更加方便。
CAN 总线的工作原理是，首先由发送节点将数据帧通过总线发送出去，然后接收节点接收数据帧并进行处理。
在发送过程中，发送节点会根据总线的忙闲状态选择合适的时机发送数据。
在接收过程中，接收节点会对接收到的数据帧进行奇偶校验、帧校验、应答错误检测等错误检测，如果检测到错误，接收节点会向发送节点发送错误帧进行反馈。
CAN 总线的应用领域非常广泛，除了在汽车电子设备中有广泛应用外，还在工业自动化、医疗设备、楼宇自动化、智能交通等领域得到了广泛应用。
随着科技的进步，CAN 总线也在不断发展。
未来的发展趋势包括更高的传输速率、更低的成本、更强的实时性、更好的兼容性等。
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第三章控制器局域网总线CAN •CAN总线的性能特点•CAN的技术规范•SJA1000 CAN总线控制器•CAN总线的应用控制器局域网总线CAN•CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络（ISO11898）•CAN总线的性能特点–多主方式工作:网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。
利用这一特点可方便地构成多机备份系统。
–存在不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134μs内得到传输–非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。
尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况(以太网则可能)。
控制器局域网总线CAN •CAN总线的性能特点–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”。
–通信距离最远可达10km(速率5kbps以下)；通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)。
–CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；报文标识符可达2032种(CAN2．0A)，而扩展标准(CAN2．0B)的报文标识符几乎不受限制–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–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–通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活–在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。
控制器局域网总线CAN•CAN总线数值：“显性”或“隐性”–“显性”(“Daminant”)数值表示逻辑“0”，有电位差–“隐性”(“Recessive”)表示逻辑“1”，无电位差控制器局域网总线CAN •CAN总线的传输特性控制器局域网总线CAN •CAN总线的传输特性控制器局域网总线CAN •CAN总线的标准端子CAN总线的技术规范•CAN总线的基本概念–报文（Message）：总线上的信息以不同格式的报文发送，但长度有限制。
当总线开放时，任何连接的单元均可开始发送一个新报文。
–信息路由(Information Routing) ：在CAN系统中，一个CAN节点可不使用有关系统结构的任何信息(如站地址)。
意味着：•系统灵活性(System Flexibility) ：节点可在不要求改变所有节点及其应用层的软件或硬件情况下，被接于CAN网络。
•报文通信(Message Routing) ：一个报文的内容由其标识符ID命名.ID并不指出报文的目的，但描述数据的含义，以便网络中的所有节点有可能借助报文滤波决定该数据是否使它们激活。
•成组(Multicast) ：由于采用了报文滤波，所有节点均可接收报文，并同时被相同的报文激活。
•数据相容性(Data Consistency) ：在CAN网络内，可以确保报文同时被所有节点或者没有节点接收，因此，系统的数据相容性是借助于成组和出错处理达到的CAN总线的技术规范•CAN总线的基本概念–位速率(Bit Rate) CAN的数据传输率在不同的系统中是不同的，而在一个给定的系统中，此速度是唯一的，并且是固定的。
–优先权(Priorites) 在总线访问期间，标识符定义了一个报文静态的优先权。
–远程数据请求(Remote Data Request) 通过发送一个远程帧，需要数据的节点可以请求另一个节点发送一个相应的数据帧，该数据帧与对应的远程帧以相同标识符ID命名。
–多主站(Multimaster) 当总线开放时，任何单元均可开始发送报文，发送具有最高优先权报文的单元，以赢得总线访问权。
–仲裁(Arbitration) 当总线开放时，任何单元均可开始发送报文，若同时有两个或更多的单元开始发送，总线访问冲突运用逐位仲裁规则，借助标识符ID解决。
这种仲裁规则可以使信息和时间均无损失。
若具有相同标识符的一个数据帧和一个远程帧同时发送，数据帧优先于远程帧。
仲裁期间，每一个发送器都对发送位电平与总线上检测到的电平进行比较，若相同则该单元可继续发送。
当发送一个“隐性”电平(无电位，逻辑1)，而在总线上检测为“显性”电平(有电位，逻辑0)时，该单元退出仲裁，并不再传送后续位。
CAN总线的技术规范•CAN总线的基本概念–安全性(Safety) 为获得尽可能高的数据传送安全性，在每个CAN 节点中均设有错误检测、标定和自检的强有力措施。
•检测错误的措施包括：发送自检、循环冗余校验、位填充和报文格式检查。
•错误检测具有如下特性：所有全局性错误均可被检测；发送器的所有局部错误均可被检测；报文中的多至5个随机分布错误均可被检测；报文中长度小于15的突发性错误均可被检测；报文中任何奇数个错误均可被检测。
未检出的已损报文的剩余错误概率为报文出错率的4.7×10-11。
–出错标注和恢复时间（Error Signaling and Recovery Time）已损报文由检出错误的任何节点进行标注。
并自动进行重发送。
如果不存在新的错误，自检出错误至下一个报文开始发送的恢复时间最多为29个位时间。
–故障界定(Fault Confinement) CAN节点有能力识别永久性故障和短暂扰动，可自动关闭故障节点。
–连接(Connections) CAN串行通信链路是一条众多单元均可被连接的总线，理论上，单元数目是无限的，实际上，单元总数受限于延迟时间和(或)总线的电气负载。
CAN总线的技术规范•CAN总线的基本概念–单通道(Single Channel)：由单一进行双向位传送的通道组成的总线，借助数据重同步实现信息传输。
在CAN技术规范中，实现这种通道的方法不是固定的，例如，可以是单线(加接地线)、两条差分连线、光纤等。
–总线数值表示(Bus Value)：总线上具有两种互补逻辑数值：显性电平或隐性电平。
在显位与隐位同时发送期间，总线上数值将是显位。
例如，在总线的“线与”操作情况下，显位由逻辑“0”表示，隐位由逻辑“1”表示。
–应答(Acknowledgement) ：所有接收器均对接收报文的相容性进行检查，回答一个相容报文，并标注一个不相容报文。
–睡眠方式及唤醒(Sleep Mode/Wake-up)：为降低系统功耗，CAN器件可被置于无任何内部活动的睡眠方式，相当于未连接总线的驱动器。
睡眠状态借助任何总线激活或者系统的内部条件被唤醒而告终。
在总线驱动器再次置于在线状态之前，为唤醒内部活动重新开始，传输层将等待系统振荡器至稳定状态，并且一直等待至其自身同步于总线活动(通过检查11个连续的隐位)。
为唤醒系统内仍处于睡眠状态的其他节点，可使用具有最低可能标识符的专用唤醒报文：rrr rrrd rrrr，其中，r为隐位，d为显位。
CAN总线的技术规范•CAN总线的帧结构–数据帧：发送数据–远程帧：数据请求–出错帧：传输出错时发出（出错条件见下文）–超载帧：传输过载时发出（超载条件见下文）CAN总线的技术规范•CAN总线的数据帧–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、应答场和帧结束。
CAN总线的技术规范•CAN总线的数据帧–帧起始(SOF)标志数据帧和远程帧的起始，它仅由一个显位构成。
只有在总线处于空闲状态时，才允许站开始发送。
所有站都必须同步于首先开始发送的那个站的帧起始前沿.–仲裁场由标识符和远程发送请求位(RTR)组成。
•标识符的长度为11位，这些位以从高位到低位的顺序发送，最低位为ID.0，其中最高7位(ID.10～ID.4)不能全为隐位•数据帧，RTR=0•远程帧，RTR=1CAN总线的技术规范•CAN总线的数据帧–CAN 2．0B对报文滤波特别加以描述，报文滤波以整个标识符为基准。
屏蔽寄存器可用于选择一组标识符，以便映像至接收缓存器中，屏蔽寄存器每一位都需是可编程的。
它的长度可以是整个标识符，也可以仅是其中一部分。
–对于CAN 2．0B，标准格式和扩展格式的仲裁场格式不同。
在标准格式中，仲裁场由11位标识符和远程发送请求位RTR组成，标识符位为ID.28～ID．18，而在扩展格式中，仲裁场由29位标识符和SRR位,即标识位和远程发送请求位组成，标识符位为ID.28～ID.0。
–为区别标准格式和扩展格式，将CAN2．0A标准中的r1改记为IDE 位。
在扩展格式中，先发送基本ID，其后是SRR位和IDE位。
扩展ID在IDE位后发送。
IDE=0:标准，IDE=1：扩展–在扩展格式中,SRR位为隐位. 它在标准格式的RTR位上被发送，并替代标准格式中的RTR位。
这样，标准格式和扩展格式的冲突由于扩展格式的基本ID与标准格式的ID相同而告解决。
–IDE位对于扩展格式属于仲裁场，对于标准格式属于控制场IDE 在标准格式中以显性电平发送，而在扩展格式中为隐性电平CAN总线的技术规范•控制场由6位组成–两个保留位必须发送显性位–数据长度码为4位，在控制场中被发送。
数据长度码中数据字节数目编码如表4.1，其中：d表示显位，r表示隐位CAN总线的技术规范•表4。
1 (d=0, r=1)CAN总线的技术规范•数据场由数据帧中被发送的数据组成，它可包括0～8个字节，每个字节8位。
首先发送的是最高有效位。
CAN总线的技术规范•CRC场包括CRC序列，后随CRC界定符。
•CRC序列由循环冗余码求得的帧检查序列组成，最适用于位数小于127(BCH码)的帧。
为实现CRC计算，被除的多项式系数由包括帧起始、仲裁场、控制场、数据场(若存在的话)在内的无填充位流给出，其15个最低位的系数为0。
此多项式除以CRC发生器产生的多项式(系数为模2运算)：·X15+X14+ X10+ X8+ X7+ X4+ X3+lCAN总线的技术规范•CRC序列计算方法举例：•使用一个15位移位寄存器CRC-RG(14 : 0)。
若以NXTBIT标记该位流的下一位，它由从帧起始直至数据场结束的没有填充位的序列给定。
CRC序列的计算如下：•CRC-RG=0 ／／初始化移位寄存器•REPEAT•CRCNXT＝NXTBIT EXOR CRC-RG(14)；•CRC-RG(14：1)＝CRC-RG(13：0)；／／寄存器左移一位•CRC-RG(0)=0；•IF CRCNXT THEN•CRC-RG(14：0)＝CRC—RG(14 ：0)EXOR(4599H)；•END IF•EXOR 模2运算，（异或运算）•CRC界定符为一个隐位（1）CAN总线的技术规范•应答场(ACK)为两位，包括应答间隙和应答界定符•在应答场中，发送器送出两个隐位•一个正确地接收到有效报文的接收器，在应答间隙，将此信息通过发送一个显位报告给发送器。