第五章CAN控制器
can总线控制器的接口ip核设计与实现
发送，最高七位不能全为“隐性”。
图２．３仲裁场结构（３）控制场控制场是由保留位和数据长度代码构成。
其中保留位必须是“显性＂，作为扩展时使用，数据长度代码是待发送数据的字节数量，接收器认可“显性’’与“隐性”的全部组合ｍ】。
仲裁场－●控制场■『效据场陪或ＣＲＣⅨａａ＆Ｄ“：１ＤＬｃＯｒ＇ｍ场保留位数据长度代码图２．４控制场结构数据长度代码是四位，其中ｄ代表显性，ｒ代表隐性。
对其数据字节进行编码后的真值表如图２．５所示。
一…．．．数据字节的ｒ费眨据长度·代码个数ＤＬＣ３Ｄ●Ｑ亡ＨＣ１Ｄｌ∞ｏｄｄｄｄ１ｄｄｄ２ｄｄｄ３ｄｄ４ｄｒｄｄ５ｄｄ６ｄａ７ｄｒ８ｄｄｄ图２．５数据长度代码真值表（４）数据场数据场由数据帧里的发送字节构成，最多可以发送八个字节，字节从最高位开始发送。
（５）ＣＲＣ场ＣＲＣ场由ＣＲＣ序列和ＣＲＣ界定符构成。
其中ＣＲＣ序列有１５位，是由循环冗余效验模块生成，紧跟其后是隐性的ＣＲＣ界定符。
１０图２．８远程帧结构２．３．３错误帧错误帧是由错误标志和错误界定符两个场构成。
错误标志有两种不同的表现形式：主动错误标志（Ａｃｔｉｖｅｅｒｒｏｒｆｌａｇ）和被动错误标志（Ｐａｓｓｉｖｅｅｒｒｏｒｆｌａｇ），其中主动错误标志由六个“显性’’位组成，被动错误标志由六个“隐性＂位组成嘲【１８】【４０】。
图２．９错误帧结构错误界定符由八个“隐性”位组成。
当开始传送错误标志后，每个节点都会发送“隐性＂位，并监视总线，直到检测到“隐性＂位为止，然后发送剩余的“隐性’’位【习。
２．３．４过载帧过载帧是由过载标志和过载定界符构成。
过载帧只能在帧间间隙才产生，因此可以通过这种方式来区分过载帧和错误帧。
图２．１０过载帧结构其中过载界定符与错误界定符的工作过程一致，这里就不做介绍。
１２２．３．５帧间空间帧间空间是由间隙场和总线空闲场构成。
无论是数据帧还是远程帧，要想与其他帧分开，是通过帧间空间来实现的。
当被动错误的节点使用于之前的报文发生器时，帧间空间包括间隙、挂起传送（ＳＵＳＰＥＮＤＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩｏＮ）、总线空闲。
第5章 控制器局域网总线CAN
第5章控制器局域网总线CAN 第5章控制器局域网总线CAN5.1 CAN总线概述5.1.1 CAN总线的定义5.1.2 CAN总线的特性5.1.3 CAN总线在工业控制中的应用5.1.4 CAN总线的优势和劣势5.2 CAN物理层5.2.1 CAN物理层的基本原理5.2.2 CAN物理层的标准5.2.3 CAN物理层的连接方式5.2.4 CAN物理层的常见问题及解决方法5.3 CAN数据链路层5.3.1 CAN数据链路层的基本原理5.3.2 CAN数据帧结构5.3.3 CAN数据链路层的工作模式5.3.4 CAN数据链路层的错误处理机制5.4 CAN控制器5.4.1 CAN控制器的功能5.4.2 CAN控制器的工作流程5.4.3 CAN控制器的常见问题及解决方法5.4.4 CAN控制器的选型和使用5.5 CAN网络拓扑结构5.5.1 点对点拓扑结构5.5.2 总线拓扑结构5.5.3 环形拓扑结构5.5.4 树状拓扑结构5.5.5 混合拓扑结构5.6 CAN网络管理5.6.1 CAN网络的地质分配5.6.2 CAN网络的初始化和配置5.6.3 CAN网络的监控和故障诊断5.6.4 CAN网络的通信参数设置5.7 CAN应用实例5.7.1 汽车电子控制系统中的CAN总线应用5.7.2 工业自动化中的CAN总线应用5.7.3 航天航空中的CAN总线应用5.7.4 其他领域中的CAN总线应用5.8 本章小结附件：本文档涉及的附件详见附件列表。
法律名词及注释：1.CAN总线：控制器局域网总线的缩写，是一种串行总线通信协议，用于实时控制应用中的数据传输。
2.物理层：CAN总线的底层接口，处理物理信号电平和传输距离等。
3.数据链路层：CAN总线的中间层，负责数据的分组和错误检测等。
4.控制器：CAN总线的硬件设备，负责实现CAN通信的功能。
5.网络拓扑结构：指多个CAN节点之间连接的方式，包括点对点、总线、环形、树状和混合等结构。
控制器局域网络(CAN)控制器
控制器局域网络（CAN）控制器英飞凌XC800系列单片机写在前面本篇内容为英飞凌科技有限公司（Infineon Technologies CO., LTD.）的XC800系列单片机的基础篇之一。
本篇所述内容为XC800系列单片机中的XC886/888和XC878子系列提供CAN外设。
如无特别说明，所指的产品为上述XC800子系列单片机中的XC886CLM 单片机。
由于后续芯片会有更多的改进／增加措施，如需要关注其它产品，需要再结合相应的产品数据手册（Data Sheet）和用户手册（User Manual）！由于版本更新等原因，可能会出现各版本间的资料说法有略微差异，请以英飞凌网站公布的最新英文版本的产品数据手册（Data Sheet）和用户手册（User Manual）为准！本篇内容CAN总线原理Infineon MultiCANMultiCAN的组成MultiCAN的运用实战练习：LED灯控实验（报文的发送／接收）CAN总线原理BOSCH CANCAN（Controller Area Network）为局域网控制总线，符合国际标准ISO11898。
CAN总线最初是由德国的BOSCH公司为汽车的监测、控制系统设计的，属于总线式通讯网络。
CAN总线规范了任意两个CAN节点之间的兼容性，包括电气特性及数据解释协议。
CAN协议分为两层：物理层和数据链路层。
物理层用于决定实际位传送过程中的电气特性。
在同一网络中，所有节点的物理层必须保持一致，但可以采用不同方式的物理层。
CAN的数据链路层功能则包括帧组织形式、总线仲裁和检错、错误报告及处理、对要发送信息的确认以及确认接收信息并为应用层提供接口等。
其主要特点是：能够以多主方式工作，网络上的任意节点均可成为主节点，并可向其它节点传送信息。
非破坏性总线仲裁和错误界定，总线冲突的解决和出错界定可由控制器自动完成，且能区分暂时和永久性故障并自动关闭故障节点。
CAN节点可被设定为不同的发送优先级。
can控制器原理
can控制器原理
CAN控制器原理
CAN（Controller Area Network）是一种高速串行通信协议，主要用于汽车、工业控制、医疗设备等领域。
CAN控制器是CAN总线的核心组件，它负责实现CAN协议的各种功能，如帧的发送、接收、错误检测和纠正等。
CAN控制器的工作原理可以分为三个部分：物理层、数据链路层和应用层。
物理层：CAN总线采用双绞线传输，传输速率可达到1Mbps。
CAN 控制器通过收发器将CAN总线与主机连接起来，收发器负责将CAN 控制器的数字信号转换成CAN总线上的模拟信号，以及将CAN总线上的模拟信号转换成CAN控制器的数字信号。
数据链路层：CAN协议采用帧的形式进行数据传输，每个帧包含了标识符、数据、控制位和CRC校验码等信息。
CAN控制器负责将数据转换成CAN帧，并将其发送到CAN总线上。
同时，CAN控制器还负责接收CAN总线上的帧，并将其转换成数据，供主机使用。
应用层：CAN协议的应用层是由用户定义的，用户可以根据自己的需求定义CAN帧的格式和内容。
CAN控制器只负责将CAN帧转换成数据，并将数据转换成CAN帧发送到总线上，具体的数据处理和应用层协议由主机完成。
总之，CAN控制器是CAN总线的核心组件，它负责实现CAN协议的各种功能，如帧的发送、接收、错误检测和纠正等。
CAN控制器的工作原理主要包括物理层、数据链路层和应用层三个部分，通过这三个部分的协同工作，实现了CAN总线的高效、可靠和安全的数据传输。
汽车单片机与车载网络技术(第二版)第5章CAN总线传输系统
第5章 CAN总线传输系统
图5-1 电话会议
第5章 CAN总线传输系统
数据传输总线是车内电子装置中的一个独立系统，用于 在连接的控制单元之间进行信息交换。由于自身的布置和结 构特点，数据传输总线工作时的可靠性很高。
如果数据传输总线系统出现故障，故障就会存入相应的 控制单元的故障存储器内，然后可以用诊断仪读出这些故障。 控制单元拥有自诊断功能，通过自诊断功能，人们可识别出 与数据传输总线相关的故障。用诊断仪读出数据传输总线的 故障记录后，可按这些信息准确地查寻故障。控制单元内的 故障记录不仅可用于初步确定故障，还可用于读出排除故障 后的无故障说明。
第5章 CAN总线传输系统
(2) 为了尽可能降低对供电网产生的负荷，在点火开关 关闭后，若系统不再需要低速数据总线，那么低速数据总线 就进入所谓的“休眠模式”。
(3) 低速CAN数据总线在某条数据线短路，或某条CAN 线断路时，可以用另一条线继续工作，这时会自动切换到 “单线工作模式”。
(4) 高速CAN数据总线的电信号与低速CAN数据总线的 电信号不同。
第5章 CAN总线传输系统
(3) 每个发射器将TX线和RX线的状态一位一位地进行 比较。
(4) 数据传输总线的调整规则：用标识符中位于前部的 “0”的个数代表信息的重要程度，从而就可保证按重要程度 的顺序来发送信息。
越早出现“1”的控制单元，越早退出发送状态，而转至 接收状态，如图5-15所示，这种方法称为仲裁。仲裁规则是 标识符中的号码越小，该信息越重要。
第5章 CAN总线传输系统
(2) 数据传输总线构件。数据传输总线构件用于数据交 换，它分为两个区，一个是接收区，一个是发送区，如图56所示。
数据传输总线构件通过接收邮箱(接收信息存储器)或发 送邮箱(发送信息存储器)与控制单元相连。该构件一般集成 在控制单元的微控制器芯片内。
第五章can总线系统检修方法
对CAN进行测量时，例如：利用测试盒连接中央舒适电器控制单元，使用双通 道工作模式下进行检测。
两条CAN-BUS总线每一条线都通过一个通道进行测量。通过波形的分析可以很 容易地发现故障。由于需要单一的电压测量值，CAN的测量采用双通道测量是 必要的。CAN测量采用这形式的连接可以简单地判定“单线工作“ 故障。
当在车辆中存在电源电压过低状态时，同样也可能 (错误地) 记录为总线故障。 因此在分析总线故障之前应检查电源电压过低故障是否存储在超过两个控制单 元中。如果回答是肯定的就不用进行其他的总线故障分析了，而只在供电范围 内查询故障原因。
5).故障原因: CAN 总线上通信故障可能是下列原因： - .CAN Low 或 CAN High 通信线断路或者短路。 - .插头连接损坏 (触头损坏、污垢、锈蚀)。 - .车用电源系统中的故障电压 (例如由损坏的点火线圈或接地连接引起)。 - .某个控制单元中的通信部件故障。 - .某个控制单元的供电故障 (当蓄电池电量快耗尽时蓄电池电压缓慢下降可能 导致故障记录存储，因为不是所有的控制单元由于电压下降而同时关闭)。
3）. 动力系统CAN-high对正极短路 CAN-high线的电压电位被置于12V.，CAN-Low线的隐性电压被置于大约12V.。 这是由于在控制单元的收发器内的CAN-high 和CAN-Low 的内部错接引起的。需 要将CAN线组（CAN-High 和 CAN-Low）从线节点处依次拔取，同时注意总线 的波形。当故障线组被取下后，的波形要恢复正常。
4．故障查询过程 一般性的查询前提： 1).对故障缺陷的检查。 2).查询故障存储。 3)检查车辆正确控制单元编码。 4)检查车辆正确电器元件匹配。 5).保险丝检查。
5.检查过程 1).用故障查询指南读取所有故障存储。 2)故障查询指南的结果（如果存在）。 3)用读取测量数据块确定故障存储记录（如果存在）。 4)用执行元件自诊断确定故障存储记录（如果存在）。 5)用检测仪确定故障存储记录。 6)用万用表进行电器检测，例如：线路通断。
CAN控制器芯片介绍 PPT
CAN总线收发器 PCA82C250/PCA82C251
PCA82C250/251是CAN协议控制器和物理总线的接口。 此器件对总线提供差动发送能力，对CAN控制器提供差 动接收能力。又称为总线驱动器。
PCA82C251有更高的击穿电压，而且在隐性状态小拉电 流更小，在掉电情况小总线的输出特性有一定改善
TSEG1=tSCL×(8×TSEG1.3+4×TSEG1.2+2×TSEG1.1+T SEG1.0+1)
TSEG2=tSCL×(4×TSEG2.2+2×TSEG2.1+TSEG2.0+1)
CAN总线通讯程序
CAN总线通讯程序由三大部分组 成：SJA1000初始化、接收和发送 ， 右图为初始化流程
波特率设定
总线定时寄存器1（BTR1)
总线定时寄存器1定义了每个位周期的长度、采样 点的位置和在每个采样点的采样数目。在复位模式 中，这个寄存器可以被读/写访问，在PeliCAN模式 的工作模式中，这个寄存器是只读的，在BasicCAN 模式中总是FFH。
波特率设定
时间段1（TSEG1）和时间段（TSEG2）
工作模式
准备模式
管脚8如果接至高电平，则电路进入低电流 待机模式。在这种模式下，发送器被关闭， 而接收器转至低电流。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
管脚RS选择的三种不同工作模式
在RS管脚上强制条件
VRS>0.75VCC
－10μA<IRS<－200μA
VRS<0.3VCC
?工作模式?是通过置位控制寄存器的复位请求位激活的段can地址寄存器名称符号控制00控制寄存器11命令寄存器22状态寄存器33中断寄存器44验收代码寄存器55验收屏蔽寄存器66总线定时寄存器0077总线定时寄存器188输出控制寄存器99测试寄存器发送缓冲器10识别码id10311识别码id20rtr和dlc1219数据字11节88接收缓冲器20识别码id103321识别码id20rtr和dlc2229数据字节11883031时钟分频器basiccan地址表波特率设定?总线定时寄存器00?定义了波特率预设值brp和同步跳转宽度sjw的值
10 第六课 第五章 开发CAN模块的单片机及C51编程语言基础
简述can控制器工作原理
简述can控制器工作原理
CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种在电
子设备中用于通信的高级总线系统。
CAN控制器是实现CAN
通信的核心部分，它负责CAN网络中信息的发送和接收。
CAN控制器工作原理如下：
1. 发送数据：当CAN控制器要发送数据时，它首先检查总线
上的状态。
如果总线空闲，控制器将发送帧信息（包括标识符、数据和其他控制信息）到总线上。
发送完成后，控制器会等待确认信号，如果收到来自其他节点的确认信号，说明数据已成功发送。
2. 接收数据：当总线上有其他节点发送数据时，CAN控制器
会监听总线状态。
如果控制器检测到总线上有数据帧，它会读取并解析该帧的信息，包括标识符、数据和其他控制信息。
然后，控制器将数据帧传递给接收缓冲区，供主机或其他应用程序处理。
3. 错误处理：CAN控制器还负责处理错误。
当控制器检测到
错误时（如总线冲突、位错误或校验错误），它会发送错误信号，并根据错误类型执行相应的错误处理机制，如重传数据或转发错误信息给其他节点。
总之，CAN控制器是CAN通信的关键组件，负责数据的发送、接收和错误处理。
它通过监听总线上的状态，并根据协议规定的规则执行相应的操作，实现可靠的高效通信。
CAN控制器SJA1000
5.1.2 CAN的性能特点
短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，适于工 业环境 每帧信息都采用CRC校验及其他检错措施，数据 出错率极低。 通信介质选择灵活（双绞线、同轴电缆或光纤） 错误严重情况下自动关闭输出，保证不影响总线 上其他节点通信。 性价比高，器件容易购臵，节点价格低。 开发技术容易掌握，能充分利用现有的单片机开 发工具。
5.2.3.4 错误帧
数据帧
错误标志 错误标志的重叠
错误帧
帧间空间 或过载帧
错误界 定符
Байду номын сангаас
错误帧由两个不同的场组成，第一个场是不同站 提供的错误标志的叠加，第二个场是错误界定符。 错误标志分两种，主动（激活）错误标志（6个显 性位）和被动（认可）错误标志（6个隐性位） 检测到错误条件的“错误主动”站发送主动错误 标志，这样一来所有其他站都会检测到错误条件 并开始发送错误标志。叠加在一起最多12个显性 位
5.2.3.2 数据帧
帧间空间 数据帧 帧间空间
仲裁场 帧起始
控制场
数据场
CRC场
帧结束 ACK场
由7个不同的场组成。数据场长度可为0 CAN2.0B存在标准和扩展两种帧格式 为了设计简单，可以对标准格式执行部分扩展， 不一定要完全扩展 可以用整个标识符进行报文滤波，也可以把标识 符屏蔽一部分进行报文滤波
数据帧的标准格式和扩展格式
应答场为2位，包括应答间隙和应答界定符，不进 行位填充。 在应答间隙时间，发送器发隐位；所有正确接收 到有效报文的接收器发一个显位。 应答界定符为隐位(1)。 帧结束：由7个隐位组成，不进行位填充。 7.2.3.3 远程帧 需要数据的节点可以发送远程帧请求另一节点发 送相应数据帧 远程帧的RTR位是隐性的，它没有数据场，所以 数据长度码没有意义。
can总线控制器的原理
can总线控制器的原理
CAN总线控制器的原理主要包括以下部分：
1. 消息传输：CAN总线采用基于事件驱动的通信方式，发送端将消息打包成CAN帧，包括标识符、数据和校验码等信息，然后通过总线传输给接收端。
接收端接收到CAN帧后，进行校验、解析和处理。
2. 冲突检测与解决：当两个或多个节点同时发送消息时，可能会发生冲突，导致消息丢失。
CAN总线使用了非破坏性的位间竞争解决机制，发送端在消息发送过程中不断检测总线上的电压状态，如果检测到总线上的电压状态与发送的数据不一致，则认为发生了冲突。
当发生冲突时，发送端停止发送数据，并在下一个时间段重新尝试发送。
3. 总线仲裁：当多个节点同时发送消息时，根据标识符的优先级进行总线仲裁。
优先级较高的节点将覆盖优先级较低的节点发送的消息，从而保证在同一时间只有一个节点可以发送消息。
总线仲裁采用了非破坏性的位域编码方式，通过标识符位的比较来决定节点的优先级。
总的来说，CAN总线的控制原理主要包括消息传输、冲突检测与解决、总线仲裁等几个关键点。
通过这些机制的配合，CAN总线可以实现多个节点之间的高速、实时、可靠的通信。
第五章CAN收发器讲解学习
2. 斜率模式：管脚8和地之间串入电阻。对于较低速度或较短 总线长度的应用场合，可使用非屏蔽双绞线或平行线作为总线。 此时，为降低射频干扰RFI，应限制发送器晶体管的上升斜率 和下降斜率。上升斜率和下降斜率可通过由管脚8接至地的连 接电阻进行控制，斜率正比于管脚8的电流输出。
3.待机模式：管脚8接至高电平。在此模式下，关闭发送器， 接收器转至低电流。若在总线上检测到显性位（差动总线电压 ＞0.9V），RXD将变为低电平。微控制器应将收发器转回至 正常工作状态（通过管脚8），以对此信号作出响应。由于处 在待机方式下，接收器是慢速的，因此，第一个报文将被丢失。
CAN总线收发器TJA1050
主要特性： CANH和CANL理想配合，降低电磁辐射。 网络中有不上电节点时，性能有所改进。 完全符合ISO11898标准。 速率高达1Mbit/s。 电磁抗干扰EMI性极高。 不上电的节点不会对总线造成扰动。 TxD引脚有防止箝位在显性总线电平的超时检测功能。 静音模式中提供了只听模式和Babbling Idiot保护。
微控制器 CAN控制器
收发器
电子控制单元
CAN高速收发器的典型应用
总线长度及节点确定
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总线输出信号有固定的斜率，并且以尽量快的速度切 换。这种模式适合用于最大的位速率和/或最大的总线长 度，而且此时它的收发器循环延迟最小。
2. 静音模式：将S引脚连接到VCC可以进入静音模式。在 静音模式中，发送器是禁止的。但芯片的其他功能可以继 续使用。静音模式可以防止在CAN控制器不受控制时对 网络通讯造成堵塞。
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CAN网络的结构及功能-完整PPT课件
5.1.3 CAN网络的结构与功能
CAN收发器
•是一个发送器和接收器
的组合
•将CAN控制器提供的数
据转化为电信号并通过 数据线发送出去
•接收数据，并将数据传
送到CAN控制器
收发器如图所示，使用一个电路进行控制 ，控制单元在某一时间段只能进行发送或 接受一项功能。
5.1.3 CAN网络的结构与功能
CAN总线的数据传递：
• CAN数据总线中的数据
传递就像一个电话会议
• 一个电话用户（控制单
元）将数据“讲入”网 络中，其他用户通过网 络“接听”这个数据
对这个数据感兴趣的用户
就会利用数据，而其他用
户则选择忽略
5.1.3 CAN网络的结构与功能
数据传输终端
CAN
数据
•是一个电阻器
传输
终端
•阻止数据在传输终
了被反射回来并产生
反射波
•反射波会原始数
据造成破坏
5.1.3 CAN网络的结构与功能
CAN数据传递线 •用以传输数据的双向数据线，分为
CAN高位(CAN-high)和低位(CAN—low) 数据线 。
5.1.3 CAN网络的结构与功能
1.CAN数据传输系统的组成
1个控制器 1个收发器 2个数据传输终端 2条数据传递线
其中，控制器、收发器以及 数据传送终端都置于控制单 元内部。
5.1.3 CAN网络的结构与功能
CAN控制器 •CAN控制器的作用是接收控制单元
中微处理器发出的数据；
•处理数据并传给CAN收发器； •同时，CAN控制器也接收CAN收发
•数据总线没有指定接收器，数据通过
can控制器
控制器应用
控制器应用
can控制器最初是为汽车的监测、控制系统而设计的，现已在航天、电力、石化、冶金、纺织、造纸、仓储 等行业广泛采用。在火车、轮船、机器人、楼宇自控、医疗器械、数控机床、过程自动化仪表等自控设备中，都 广泛采用CAN技术。
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can控制器
串行数据通信总线
目录
01 控制器介绍
03 控制器原理
02 功能特点 04 控制器应用
基本信息
can控制器是CAN局域网控制器的简称，为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种串 行数据通信总线。
控制器介绍
控制器介绍
CAN可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强以Philips SJA1000 CAN控制器为例： *支持CAN2.0，包括标准的和扩展的数据和远程帧 *位速率可程控，并有可程控的时钟输出； *扩展的64字节FIFO接收缓冲器； *4个字节的验收滤波器； *时钟频率提高到了24MHz； *输出驱动器状态可编程； *可擦写的总线错误计数器； *当前错误代码寄存器； *仲裁丢失捕获寄存器； *28脚DIP/SO封装，引脚及电器特性与82C200兼容。
控制器原理
控制器原理
还是以SJA1000为例，其中CAN核心模块根据CAN总线协议控制数据帧的发送和接收；接口管理逻辑模块提供 SJA1000与主微处理器或其它设备的连接，主微处理器可以通过数据/地址复用总线和读写控制逻辑访问SJA1000 的所有寄存器；发送缓冲区可以存储一个完整的标准或扩展的报文，当主微处理器要求SJA1000发送报文时，接 口管理逻辑操纵CAN核心模块将发送缓冲区中的报文发送到CAN总线上；当接收一个报文时，CAN核心模块首先将 总线上的串行位流数据转换位并行数据，然后交给接收过滤模块进行识别，决定该报文是否为主微处理器所要求 的报文类别，所有接收的报文可以存放在接收先进先出队列，根据不同的工作模式和数据长度，该队列可以存放 最多32个报文，然后用户可以灵活地对报文分为不同地优先级和中断处理服务。
can控制器原理
can控制器原理Can控制器原理Can控制器是一种常见的工业现场总线控制器，它具有高度可靠性和实时性。
Can控制器可以用于许多领域，如汽车、工业自动化、航空航天等。
本文将介绍Can控制器的原理和工作原理。
Can控制器是Controller Area Network的缩写，意为控制器区域网络。
它是一种串行通信协议，可以在分布式系统中实现高效的数据传输。
Can控制器采用了一种先进的通信方式，即基于事件驱动的通信，它可以灵活地处理不同节点之间的通信需求。
Can控制器的核心原理是先进的冲突检测和错误处理机制。
Can控制器使用了一种称为非归零码的编码方式，即在数据传输过程中，位值从高到低的变化表示1，而位值不变则表示0。
这种编码方式可以提高数据传输的可靠性，降低误码率。
Can控制器还采用了一种称为仲裁机制的方式来解决节点之间的冲突。
当多个节点同时发送数据时，Can控制器会根据节点的优先级来确定哪个节点可以发送数据。
这种仲裁机制可以保证数据传输的有序性，避免数据丢失和冲突。
Can控制器还具有高度的实时性。
它采用了一种称为时间触发的方式来实现数据传输。
Can控制器会定时发送数据，而接收节点也会定时接收数据，以确保数据的及时性和准确性。
这种时间触发的方式可以满足实时控制系统的需求。
Can控制器还具有高度的可靠性。
它采用了一种称为差错检测和纠正的方式来处理数据传输过程中的错误。
Can控制器会对发送的数据进行校验，以确保数据的完整性和准确性。
同时，Can控制器还可以检测和纠正传输过程中的错误，以提高数据传输的可靠性。
Can控制器是一种具有高度可靠性和实时性的工业现场总线控制器。
它采用了先进的冲突检测和错误处理机制，可以实现高效的数据传输。
Can控制器还具有高度的实时性和可靠性，可以满足实时控制系统的需求。
通过了解Can控制器的原理和工作原理，我们可以更好地理解和应用Can控制器。
CAN总线控制器
1CAN总线控制器1.1概述CAN总线控制器单元支持CAN2.0协议A和B部分，实现物理连接与数据链路功能，完成CAN2.0协议的解析。
控制器支持两种操作模式BasicCAN和ExtendedCAN，数据接缓冲器采用64x8bits双口RAM实现。
控制器具有如下特性：支持CAN2.0A和CAN2.0B协议；有扩展的接收缓冲器64字节FIFO；支持11位和29位识别码；标准帧和扩展帧的接收和发送；在ExtendedCAN模式下，发送标准和扩展格式帧都有单/双接收滤波器，滤波器包括屏蔽寄存器和代码寄存器；最近一次的错误码寄存器；每一次CAN总线出错产生错误中断；ExtendedCAN的扩展功能有：可读/写访问的错误计数寄存器；可编程的错误报警限额寄存器；有详细的位描述的仲裁丢失中断；只听模式（无确认、无激活标志）；验收滤波器的扩展（4字节的验收代码，4字节的屏蔽）；接收自身帧数据（自检测功能）。
1.2操作说明1.2.1报文格式通信是通过数据帧、远程帧、错误帧和过载帧4种类型的帧进行的。
其中，数据帧和远程帧有标准和扩展两种格式。
标准格式有11个位的标识符（Identifier，以下称ID），扩展格式有29个位的ID。
各种帧的用途见表11-1所示。
表11-1帧的种类及用途帧类型用途数据帧用于发送单元向接收单元传送数据的帧。
远程帧用于接收单元向具有相同ID的发送单元请求数据的帧。
错误帧用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧。
过载帧用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧。
数据帧或远程帧通过帧间空间与前述的各帧分开。
1.2.1.1数据帧数据帧由7个段构成，其具体格式如图11-2所示。
图11-2数据帧格式定义图11-2中，给出了数据帧7个段的名称，各段的位数，每位的名称和应采用的高低电平（显性位为低电平，隐性位为高电平）。
下面将分别进行说明。
(1)帧起始表示帧开始的段，1位的高电平。
(2)仲裁段表示帧优先级的段，标准格式和扩展格式此段的构成不同。
第五章CAN控制器
BIT2 = RTR
4. 数据区
(a). ８个字节，TX帧信息DL3-DL0确定报文长度 (b). CAN地址19-26(标准格式) CAN地址19-28(扩展格式)
发送数据过程
(a). 将
TX帧信息
TX标识码 TX数据
数据长度 帧类型 帧形式
标识符
写入发送缓冲器
(b). 置命令寄存器
CMR.0 =1 ,启动发送请求。
CAN 地址
操作模式 (标准)
复位模式
寄存器
验 收 代 码 寄 存 器 验 收 屏 蔽 码 寄 存 器
D0=1 复位模式 D0=0 正常模式
(a).在复位模式(D0=1) 对ACR和AMR操作 (b) 在正常模式 对发送TX缓冲器和接收 RX缓冲器进行操作
16 17 18 19 20 21 22 23
CAN波特率波形
1. 总线时序寄存器0 (BTR0 )
(1). 波特率预置位域 CAN 系统时钟周期
波特率预置器(BRP )
t SCL 2t CLK (32 BRP.5 16 BRP.4 8BRP.3 4BRP.2 2BRP.1 BRP.0 1)
t CLK 1 / f XTAL
睡眠模式
自检模式
1：自检(自发应答信 号)
1：单滤波(32位) 0：双滤波(每个16位)
0：正常
滤波方式
2. 命令寄存器（ CAN 地址1）
D7 D6 D5
保留
D4
D3
D2
D1
D0
1：报文发送
1：终止发送
1：自接收请求
如果验收滤波器设 置了相应的标识符, 报文被发送同时被 接收
1：释放接收缓冲区
can控制器原理
can控制器原理Can控制器原理Can控制器是一种常见的通信控制器，被广泛应用于汽车电子系统、工业领域和其他需要数据传输和通信的领域。
Can，全称为Controller Area Network，是一种串行通信协议，具有高度可靠性和实时性。
Can控制器的原理主要包括Can总线结构、Can控制器的工作模式以及Can帧的传输机制。
Can总线结构是Can控制器的基础。
Can总线是一种分布式系统，由多个节点组成，节点之间通过Can总线进行数据传输和通信。
Can总线采用双绞线进行数据传输，具有抗干扰能力强、传输速率高等特点。
Can总线的结构包括两根主线CANH和CANL，以及多个节点连接在主线上。
Can总线采用差分信号进行数据传输，CANH 线和CANL线之间的电压差表示数据的逻辑状态。
Can控制器有多种工作模式。
Can控制器的工作模式包括主动模式和被动模式。
主动模式下，Can控制器主动发送数据帧，并接收其他节点发送的数据帧；被动模式下，Can控制器只接收数据帧，不发送数据帧。
Can控制器的工作模式由控制器的配置寄存器进行设置。
Can控制器在主动模式下，会周期性地发送心跳帧，用于检测总线上的其他节点是否正常工作。
Can帧的传输机制是Can控制器的关键。
Can帧是Can总线上数据传输的基本单位，包括起始位、识别符、数据域、校验位和结束位。
Can控制器通过检测总线上的起始位和识别符，判断自己是否需要接收该帧数据。
Can帧的传输机制采用非返回零编码，即数据位为0时，总线上的电平不发生变化；数据位为1时，总线上的电平发生变化。
这种编码方式可以提高数据传输的可靠性和抗干扰能力。
Can控制器通过Can总线实现多个节点之间的数据传输和通信。
Can控制器的原理包括Can总线结构、Can控制器的工作模式以及Can帧的传输机制。
Can控制器在实际应用中具有广泛的应用前景，可以满足各种领域对数据传输和通信的需求。
Can控制器的原理和工作机制对于理解和应用Can总线具有重要意义。
CAN控制器与CAN收发器
CAN控制器与CAN收发器1. 引言CAN（Controller Area Network）是一种高性能、实时性好的通信总线标准，广泛应用于汽车、工业控制等领域，用于数据的传输和设备之间的通信。
CAN总线可以连接多个设备，通过CAN控制器与CAN收发器的配合，实现设备间的数据交换和通信。
本文将介绍CAN控制器与CAN收发器的概念、原理、工作方式以及应用场景。
2. CAN控制器2.1 概念CAN控制器是CAN总线的核心组件，负责管理总线上的数据传输和通信。
它通常被集成在微控制器或其他控制芯片中，具备以下功能：•控制总线的访问权限，协调总线上的设备通信•对传输的数据进行帧格式处理•检测总线上的其他设备是否正在发送数据，以避免冲突•提供接口与主控设备（如微处理器）进行通信2.2 工作原理CAN控制器通过对设备进行编号，实现对总线上多个设备的管理和控制。
它周期性地对总线上的数据进行监听，并根据设定的优先级决定是否发送数据。
当CAN控制器要发送数据时，它首先判断总线上是否有其他设备正在发送数据，如果有，则等待设备完成发送后再发送自己的数据。
如果总线上没有其他设备在发送数据，CAN控制器会将数据封装成帧格式，并发送到总线上。
2.3 应用场景CAN控制器广泛应用于汽车、工业控制等领域，用于实现设备之间的通信。
在汽车中，CAN控制器被用于管理车载电子设备之间的通信，如引擎控制模块(ECM)、刹车控制模块(BCM)之间的数据交换。
在工业控制中，CAN控制器可以实现PLC与传感器、执行器之间的数据交互。
3. CAN收发器3.1 概念CAN收发器是CAN总线的物理层接口模块，负责将CAN控制器产生的数字信号转换为CAN总线上的物理信号，并将收到的物理信号转换为数字信号，供CAN控制器进行处理。
它通常被集成在芯片或模块中，具备以下功能：•将CAN控制器产生的数字信号转换为CAN总线上的差分信号•将CAN总线上的差分信号转换为CAN控制器可以处理的数字信号•提供电气隔离功能，防止总线上的噪声影响到设备的稳定性3.2 工作原理CAN收发器通过差分信号的传输来实现数据的可靠传输。
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t 16 t SCL
f
16 4 10 6 6 4 10
1 250 kH Z t
3.时钟分频寄存器(CDR)
CAN 模式= 0:基本模式, 1:扩展模式 RXINTEN =1 允许 TX1 专用做接收中断输出. CLOCK OFF =1 关闭CLKOUT 时钟输出
操作模式 (标准)
复位模式
寄存器
验 收 代 码 寄 存 器 验 收 屏 蔽 码 寄 存 器
D0=1 复位模式 D0=0 正常模式
(a).在复位模式(D0=1) 对ACR和AMR操作 (b) 在正常模式 对发送TX缓冲器和接收 RX缓冲器进行操作
16 17 18 19 20 21 22 23
帧信息 标识码1
第五章 CAN控制器与驱动器
§1 CAN控制器作用
1. CAN控制器
(1).对CPU a. 写发送数据,置发送请求标志 CAN控制器 发送数据 b.读接收状态标志,读接收数据
微控制器 CAN控制器 CAN收发器
应用层
链路层
(2). 对 CAN 总线
a. 将发送数据封装成CAN帧发送 b. 将收到CAN帧拆封
t SJW t SCL (2 SJW.1 SJW.0 1)
2.总线时序寄存1 (BTR1)
t SYNCSEG 1 t SCL
tTSEG1 t SCL (8TSEG 1.3 4TSEG 1.2 2TSEG 1.1 TSEG 1.0 1)
tTSEG 2 t SCL (4TSEG2.2 2TSEG2.1 TSEG2.0 1)
TX缓冲器
109 多用途寄存器 112 未用 127
接收FIFO
§3 SJA1000寄存器 1. 模式寄存器 （ CAN 地址0） D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1:复位( 初始化）
保留
复位模式
0:正常(操作模式)
只听模式
1：只听(不发应答信号) 0：正常
1：睡眠 0：唤醒
睡眠模式
5. 接收状态指示 当SJA1000接收到完整报文,状态寄存器 SR.0 =1表示、FIFO有 完整报文,CPU可以从报文缓冲区读取报文,读完报文后执行释放接收缓 冲区命令,报文接收缓冲区指向下一个报文.
§6 验收滤波器结构与使用
1.验收滤波器组成
标准格式 11位标识符 ACR0 AMR0 ACR1
● 16MHz
8000-80FFH
C5 ● XTAL2
●
(3). ALE 使 D0-D7 数 据线与地址线复用 。
C4
XTAL1
P1.1
RST
TX0 RX0 R1 RX1
自检模式
1：自检(自发应答信 号)
1：单滤波(32位) 0：双滤波(每个16位)
0：正常
滤波方式
2. 命令寄存器（ CAN 地址1） D7 D6 D5
保留
D4
D3
D2
D1
D0
1：报文发送
报文写进发送缓冲区并不发送, 执行报文发送命令后才发送
1：自接收请求
1：终止发送 1：释放接收缓冲区 接收到报文后要释放接收 缓冲区,使接收窗口指向下 一个报文
XTAL1 9 XTAL2 10 VDD1 22 VSS18
振荡器
17 RST
4. SJA1000地址分配
ＣＡＮ地址
00 寄存器 32 接收 FIFO 96
00 13 14 15 16-28 29 30 96 寄存器 RX错误计数器 TX错误计数器 RX，TX缓冲器 RX报文计数器
RX缓冲区起始地址
WR 6 RD 5 ALE 3 INT 16 CS 4 MODE 11
接口管理逻辑
内部总线
12 VDD3 15 VSS3
报文缓冲器 发送 缓 冲器 接收 缓冲器 FIFO
AD0 | AD7
23 24 25 26 27 28 1 2
位处 理器 接受 过滤
位时序 逻辑 Vcc 错误管 理逻辑 复位
●
13 TX0 14 TX1 19 RX0 20 RX1 21 VSS2 18 VDD2
总线定时器 1 (BTR1 ) = 0x1C =0001 1100B
4 1 16 10 6 4 10 6
0x1C
t SYNCSEG 1 t SCL总线定时器 1 (BTR1 ) =
t SEG1 t SCL (8 4 1)
f 16MH Z
t SEG2 t SCL (1 1)
AMR1
验收代码寄存器 验收屏蔽寄存器
FIFO
滤波
11位标识符RTR
DATA1
DATA2
DATA3
(a)验收代码寄存器 ACRn (CAN地址 16,17,18,19)
存储要接收的标识符
(b)验收屏蔽寄存器 AMRn (CAN地址20,21,22,23) 确定验收标识符的相关位
0: 相关
1:无关
2 滤波器配置
(1). 波特率预置位域 CAN 系统时钟周期
波特率预置器(BRP )
t SCL 2tCLK (32BRP.5 16BRP.4 8BRP.3 4BRP.2 2BRP.1 BRP.0 1)
tCLK 1/ f XTAL
在复位模式下可以访问
(2) 同步跳转宽度位域 CAN 规范定义两种类型的同步 A. 硬同步 在帧起始开始同步当前周期 B. 重同步 在随后的剩余报文中每接收到一个隐性到显性 的跳变就执行一次. 同步跳转宽度Tsjw 定义了一位周期可以被一 次重新同步缩短或延长的时钟周期的最大数目
10. RX缓冲器起始地址寄存器RBSA (CAN地址 30 )
(1)作用: 接收报文的起始RAM地址
CAN 地址32 报文 11 报文 窗口CAN地址16 (2) FIFO RAM 地址与 CAN地址的关系 CAN地址=(RBSA)+32 (3) 置释放接收缓冲器命令 RBSA 字指向下一条报文 的起始地址. CAN 地址96 报文3 报文3 报文2 报文2 64字节FIFO RAM 地址 0
(b). 置命令寄存器
CMR.0 =1 ,启动发送请求。
§5 接收报文
1.报文接收缓冲区
(接收缓冲器与发送相同CAN地址 16-28)
标准格式接 收缓冲器
地址 16 17 18
CAN地址 32
CAN16
RAM地址 0
描述区 标识码1 标识码2
报 文 缓 冲 区
19 数据字节1
20
21 22
数据字节2
物理层
2. CAN驱动器
完成逻辑电平与”显性” 、”隐 性”的转换
CAN 总线
§2 CAN控制器SJA1000
1.基本特性 Basic CAN 基本模式 CAN2.0A (标准格式,11位标识符)
Peli CAN 扩展模式 CAN 2.0B (标准格式,扩展格式) (通讯速率达1Mbps)
2.寄存器寻址
BIT2 = RTR
4. 数据区
(a). ８个字节，TX帧信息DL3-DL0确定报文长度 (b). CAN地址19-26(标准格式) CAN地址21-28(扩展格式)
发送数据过程
(a). 将
TX帧信息
TX标识码 TX数据
数据长度 帧类型(数据帧还是远程帧) 帧格式(标准还是扩展格式)
标识符
写入发送缓冲器
§8 CAN 驱动器 82C250
1.特性
(1) 高速率,可达1MHz (2) 具有抗瞬间干扰和保护能力
与RS485驱动 器作用相同
(3) 斜率控制,降低射频干扰(RFI)
(4)低电流待机 (5)未上电节点对总线没有影响
2.功能
(6)可接110个节点
3. 真值表
4. 工作模式(8 脚)
(a). 高速模式: RS 接地 (b). 斜率模式: RS接电阻 (c). 待机模式: RS 接高电平 (低功耗100uA)
CLKOUT 分频系数 CD.2
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
CD1 CD.0 :
0 1 0 1 0 1 0 1 fosc/2 fosc/4 fosc/6 fosc/8 fosc/10 fosc/12 fosc/14 fosc
4.输出控制寄存器
配置输出引脚上拉,下拉,推挽等配置
CAN 位时间
t t SYNCSEG tTSEG1 tTSEG 2
, 波特率 = 1/t
波特率计算举例
CAN 控制器 SJA1000 晶振
16MHz
总线时序寄存器 0 (BTR0 ) = 0x01, BRP.0 = 1
t SCL 2t CLK (32 0 16 0 8 0 4 0 2 0 1 1 1)
3. 标识码 (A)标准格式: 标识码 11位 ID28 –ID18 TX标识码1 (CAN 地址17)
ID28 ID27 ID26 ID25 ID24 ID23 ID22 ID21
TX标识码2(CAN地址18)
ID20 ID19 ID18
RTR
(B)扩展格式: 标识码 29位 ID28 –ID0
5. 输出参考电压(5脚) 为CAN控制器输入提供参考 电压,作为RX电平门线,确定 RX电平是逻辑”1”还是”0” .
6.网络接线
§9 CPU 与CAN接口设计
说明: (1).片选地址
(2). MODE = “1”,选 用Intel 模式,=0 Motorola 模式。
1.CPU 与SJA1000接口设计