控制器局域网总线—CAN
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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 CAN的直接通信距离最远可达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)。
⑥ 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。
⑦ 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。
⑧ 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。
⑨ CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤， 选择灵活。
⑩ CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输 出功能，以便总线上其他节点的操作不受影响。
1．2 CAN的技术规范
1．2．1 CAN的一些基本概念
报文 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 在CAN系统中，一个CAN节点不使用有关 系统结构的任何信息(如站地址)。包含一些重要概念：
系统灵活性——节点可在不要求所有节点及其应用 层改变任何软件或硬件的情况下，被接于CAN网络。
控制器局域网总线 — CAN
1．1 CAN的性能特点
CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域网 络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计，CAN 越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司的产品 采用了这一技术。
CAN最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、 控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装 置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控 制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等。由于这些 控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式 不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用CAN总线 上述问题便得到很好地解决。
成组——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——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。
位速率 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 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 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 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 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 ( recessive level )，而在总线 上检测为“显性”电平 (dominant level)时，该单元退出 仲裁，并不再传送后续位。
① CAN为多主方式工作，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。
② CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，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。
③ CAN采用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)。
出错标注和恢复时间 已损报文由检出错误的任何节 点进行标注。这样的报文将失效，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 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 CAN串行通信链路是一条众多单元均可被连接 的总线，理论ห้องสมุดไป่ตู้，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。
安全性 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。末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。
随着CAN在各种领域的应用和推广，对其通信格 式的标准化提出了要求。为此，l 991年9月 Philips Semiconductors制订并发布了CAN技术规范Version2.0)。
该技术规范包括A和B两部分。2.0A 给出了CAN 报文标准格式，而2.0B给出了标准的和扩展的两种格 式。
此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运输工 具－数据信息交换－高速通信控制器局域网(CAN)国际 标准ISO11898，为控制器局域网的标准化、规范化铺 平了道路。
由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已不 再局限于汽车行业，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、医疗器械及传感器 等领域发展。
CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前 途的现场总线之一。
CAN属于总线式串行通信网络，由于其采用了许多 新技术及独特的设计，与一般的通信总线相比，CAN总 线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其 特点可概括如下：
⑤ CAN的直接通信距离最远可达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)。
⑥ 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。
⑦ 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。
⑧ 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。
⑨ CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤， 选择灵活。
⑩ CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输 出功能，以便总线上其他节点的操作不受影响。
1．2 CAN的技术规范
1．2．1 CAN的一些基本概念
报文 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 在CAN系统中，一个CAN节点不使用有关 系统结构的任何信息(如站地址)。包含一些重要概念：
系统灵活性——节点可在不要求所有节点及其应用 层改变任何软件或硬件的情况下，被接于CAN网络。
控制器局域网总线 — CAN
1．1 CAN的性能特点
CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域网 络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计，CAN 越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司的产品 采用了这一技术。
CAN最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、 控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装 置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控 制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等。由于这些 控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式 不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用CAN总线 上述问题便得到很好地解决。
成组——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——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。
位速率 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 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 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 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 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 ( recessive level )，而在总线 上检测为“显性”电平 (dominant level)时，该单元退出 仲裁，并不再传送后续位。
① CAN为多主方式工作，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。
② CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，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。
③ CAN采用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)。
出错标注和恢复时间 已损报文由检出错误的任何节 点进行标注。这样的报文将失效，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 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 CAN串行通信链路是一条众多单元均可被连接 的总线，理论ห้องสมุดไป่ตู้，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。
安全性 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。末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。
随着CAN在各种领域的应用和推广，对其通信格 式的标准化提出了要求。为此，l 991年9月 Philips Semiconductors制订并发布了CAN技术规范Version2.0)。
该技术规范包括A和B两部分。2.0A 给出了CAN 报文标准格式，而2.0B给出了标准的和扩展的两种格 式。
此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运输工 具－数据信息交换－高速通信控制器局域网(CAN)国际 标准ISO11898，为控制器局域网的标准化、规范化铺 平了道路。
由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已不 再局限于汽车行业，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、医疗器械及传感器 等领域发展。
CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前 途的现场总线之一。
CAN属于总线式串行通信网络，由于其采用了许多 新技术及独特的设计，与一般的通信总线相比，CAN总 线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其 特点可概括如下：