Vector_CAN_Spec

0 X 1
M 1 A 1 S 1 K 0 1
0
0
0
1
1
0
2007年4月14日星期六
12
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
CAN节点
2007年4月14日星期六
13
基本概念
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira


多主站结构 节点数量不 受协议限制 无节点地址， 由消息标识 符指定消息 内容与优先 级
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
2007年4月14日星期六
24
O.S.I.参考模型 考

应用功能接口 报文内容

应用层
CANopen， D i N t， DeviceNet J1939，SDS…

数 数据范围 /可信度检查 信度检查
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
2007年4月14日星期六
29
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
非破坏性总线仲裁
2007年4月14日星期六
30
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
帧格式——概述
现有的帧格式
2007年4月14日星期六
31
1
Sta art of Frame



2007年4月14日星期六
8
CAN的发展历史

1981年Bosch和Intel公司共同开发了CAN协议 1991年， 年 Bosch公司正式颁布CAN技术规范（2.0 2 0版），包括 版） 包括2.0A 2 0A和2.0B 2 0B 两部分：
z z
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
m 2004© 北京九州恒润科技有限公司 www.hirain.com
CAN规范2.0
恒润科技
2007年4月14日星期六
1
培训内容

CAN总线概述
z z z
CAN总线起源 CAN总线工作原理 CAN总线特点及术语 总线访问仲裁 CAN报文格式 CAN总线错误检测及错误处理机制 协议版本 报文编码 同步 位同步/位定时 CAN总线电缆 CAN控制器 控制 2007年4月14日星期六

2007年4月14日星期六
9
Controller Area Network
z
CAN（Controller Area Network ）是先进的串行总线系统，可以高效 地支持分布式的控制系统
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
z
它最初是由德国Bosch公司在80年代后期开发的 CAN已由国际标准化组织和其它标准化组织进行了标准化 （ISO11898)
z报文可以被所有节点同时接收 z可以进行相关性报文过滤，如果相关,就进行报文处理
CAN node CANKnoten filter
CAN node CANKnoten filter
CANCAN node Knoten
ID CAN Bus CAN-Bus
filter CANKnoten CAN node filter CANKnoten CAN node
16
NRZ编码
z
采用不归零位编码（带位填充）。数据以双线间差分电压表示。 采用不归零位编码（带位填充） 数据以双线间差分电压表示 NRZ 编码确保报文紧凑，脉冲跳变最少，对外界扰动的抵抗能力强
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
NRZ编码
曼彻斯特编码
2007年4月14日星期六
z z
CAN规范定义了数据物理层和数据链路层 CAN在汽车和工业自动化领域应用非常广泛
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
2007年4月14日星期六
26
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
CAN总线数据链路层
2007年4月14日星期六
Standard Data Frame
32
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
2007年4月14日星期六
Acknowledge Field
1 1 1
CR RC Delimiter ACK Slot AC CK Delimiter End of Frame Intermission
data Daten
CAN message
2007年4月14日星期六
11
报文过滤机制 滤
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
10 0 I D 1 E 0 N 0 T 1 1 I F 0 1 I E 0 R 0 0
0
S 0 E 1 L 0 E X 1 C 1 T X 1 O X 1 R X 1 0
17
位填充

位编码和位填充
z
NRZ编码不能保证足够的跳变延用于同步
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
位填充是为了保证有足够的隐性到显性的跳变沿
z z
填充位出现在5个连续的相同极性的位之后 填充位与其前面的位极性相反
2007年4月14日星期六
18
隐性和显性位
2007年4月14日星期六
6
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
CAN总线的起源（续） 线
2007年4月14日星期六
7
CAN总线概述

采用双线差分信号
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira

废除传统的站地址编码，采用多主方式工作 短帧结构 非破坏性总线仲裁 保证 数据通信的高 靠性 实时性和灵活性 保证了数据通信的高可靠性、实时性和灵活性
11
Ide entifier Field 1 1 1 RTR Bit (D) IDE Bit (D) Reserved (D) R Data L Length Code
帧格式 —— 数据帧
Arbitration Field Control Field Data Field CRC C Sequence CRC Field 4 0 … 64 15


节点容易连 接或断开 广播/多点传 播能力
2007年4月14日星期六
14
基本概念（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）

复杂的错误监测与处理 便于同步的NRZ编码方式与位填充 每条消息最多可带8字节数据 最高传输速率 1Mbps 通过CSMA/CD方式进行总线访问
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
7 3
Inter Frame Space
Bus Idle
recessive
dominant
CRC
z
z
CRC场为16位，其中15位CRC码用于错误检测，1个隐性位用 作分隔符 G(x) = x15 + x14 + x10 + x8 + x7 + x4 + x3 + 1
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira

ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
两条线中的一条被切断 其中一条线对电源短路 其中一条线对地短路

2007年4月14日星期六
23
CAN网络的灵活性
z
z
如果新节点接收数据且仅需要现存的数据，那么它可以加入到 网络而无需对现存网络系统软/硬件作任何改变 涉及多个控制器的测量可以通过网络实现，无需每个控制器都 连接传感器
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira

CAN规范－数据链路层
z z z z

CAN规范－物理层
z z z z z
2
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
CAN总线概述 线概
2007年4月14日星期六
3
CAN总线概述

控制器局域网CAN（Controller Area Network）是二十世纪八十年 代初德国Bosch公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之 间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议
20
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
“线与”机制 线
2007年4月14日星期六
21
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
总线长度和波特率 线
2007年4月14日星期六
22
鲁 鲁棒性
z
z
CAN可以工作在非常恶劣的环境下，它的强大的错误检测机制 可以保证检测到任何传输错误 ISO11898标准“建议”接口芯片应设计成即使在下述条件下仍 然能够通讯：
表示层 会话层 传输 传输层



错误处理
网络状态 络状态 状态切换


收发策略 报文格式 容错策略
网关/路由 总线负载 优先等级 拓扑结构 传输介质 接口电路


网络层 络 数据链路层 CAN 物理层

传输鲁棒性 位定时 中断



电磁兼容性
2007年4月14日星期六
25
O.S.I.参考模型 考
Time
2007年4月14日星期六
19
CAN总线物理层电平信号 线
Voltage in V
Logic “0” (dominant)
CAN_H
~ 3.5 V
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
~ 2.5 V
~ 1.5 15V
CAN_L
CAN message
2007年4月14日星期六
2.0A规范了11位标准帧的各项定义 2 0B规范了29位扩展帧的各项定义 2.0B
1991年，Mercedes发布第一款带CAN总线的轿车：S－class 1993年，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）的国际标准 ISO－11898 2003年，Maybach发布带76个ECU的新车型（CAN，LIN，MOST） 2003年，VW发布带35个ECU的新型Golf …… 未来，CAN总线将部分被FlexRay所取代，但CAN总线将仍会被持续应用 相当长的时间。
2007年4月14日星期六
28
位序列仲裁 裁
z z
CAN报文的优先级由标识符值决定 报文的标识符的数值在系统设计的初始阶段分配
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira

不同节点不允许发送相同ID报文（远程帧除外）
z
标识符数值越小，优先级越高。总线冲突通过非破坏性位序列 标识符数值越小，优先级越高 总线冲突通过非破坏性位序列 仲裁解决。位仲裁采用“线与”机制，显性位（0）覆盖隐性 位（1）
27
介质 介质访问控制
z z
CAN使用载波侦听和带冲突检测协议的多路访问（CSMA/CD） 与以太网不同 当多个数据帧同时在网络上传输时采用非破坏 与以太网不同，当多个数据帧同时在网络上传输时采用非破坏 性位序列仲裁，最高优先级的报文获得总线访问权
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
2007年4月14日星期六
15
标识符

标识符是唯一的，它描述了数据的特定含义，也决定了 报文的优先级： 报文的优先级
标识符数值越小，优先级越高
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira

最高优先级的报文获得总线访问权 低优先级报文在下一个总线周期自动重发。
2007年4月14日星期六
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
U_CAN_H 35V 3.5
U_diff = 0V U_diff = 2V U_diff = 0V
2.5 V
1.5 V U_CAN_L
Recessive Bit (1)
Dominant Bit (0)
Recessive Bit (1)
z
2007年4月14日星期六
10
CAN工作原理
z在CAN总线上传输的数据报文不包含发送节点和接收节点的信息 z每个报文的内容通过标识符识别，标识符在网络中是唯一的 每个报文的内容通过标识符识别 标识符在网络中是唯一的

标识符描述了数据的含义 某些特定的应用对标识符功能分配进行了标准化
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司 www.hira
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
2007年4月14日星期六
4
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
CAN总线的起源 线
2007年4月14日星期六
5
ain.com 20 004© 北京恒润科技有限公司司 www.hira
CAN总线的起源（续） 线
ACK Slot Arbitration Field Control Field Data Field End Of Frame CRC Field