CAN总线解析知识分享

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数据帧用来节点之间收发数据,是使用最多的帧类型;远程帧用来接收节点向发送节点接收数据;错误帧是某节点发现帧错误时用来向其他节点通知的帧;过载帧是接收节点用来向发送节点告知自身接收能力的帧;用于将数据帧、远程帧与前面帧隔离的帧。数据帧根据仲裁段长度不同分为标准帧(2.0A)和扩展帧(2.0B)
2.3
帧起始由一个显性位(低电平)组成,发送节点发送帧起始,其他节点同步于帧起始;帧结束由7个隐形位(高电平)组成。
2.12
构建节点,实现相应控制,由底向上分为四个部分:CAN节点电路、CAN控制器驱动、CAN应用层协议、CAN节点应用程序。
2.9
远程帧分为6个段,也分为标准帧和扩展帧,且RTR位为1(隐性电平)
CAN是可靠性很高的总线,但是它也有五种错误。
CRC错误:发送与接收的CRC值不同发生该错误;
格式错误:帧格式不合法发生该错误;
应答错误:发送节点在ACK阶段没有收到应答信息发生该错误;
位发送错误:发送节点在发送信息时发现总线电平与发送电平不符发生该错误;
2.4
CAN总线是如何解决多点竞争的问题?由仲裁段给出答案。
CAN总线控制器在发送数据的同时监控总线电平,如果电平不同,则停止发送并做其他处理。如果该位位于仲裁段,则退出总线竞争;如果位于其他段,则产生错误事件。
帧ID越小,优先级越高。由于数据帧的RTR位为显性电平,远程帧为隐性电平,所以帧格式和帧ID相同的情况下,数据帧优先于远程帧;由于标准帧的IDE位为显性电平,扩展帧的IDE位为隐形电平,对于前11位ID相同的标准帧和扩展帧,标准帧优先级比扩展帧高。
特点:低速CAN在CANH和CANL上串入2.2kΩ的电阻;高速CAN在CANH和CANL之间并入120Ω电阻。为什么是120Ω,因为电缆的特性阻抗为120Ω,为了模拟无限远的传输线。(因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。)
120欧姆只是为了保证阻抗完整性,消除回波反射,提升通信可靠性的,因此,其只需要在总线最远的两端接上120欧姆电阻即可,而中间节点并不需要接(接了反而有可能会引起问题)。因此各位在使用CAN Omega做CAN总线侦听的时候,大多数情况下是不需要这个120欧姆电阻的,当然,即使当前网络中并没有终端匹配电阻,只要传输线长度不长(比如SysCan360比赛环境中,传输线只有1-2米)CAN节点数量不多的情况下,不要这个120欧姆电阻也完全可以工作,甚至,你接任意电阻都是不会有影响的。因为此时传输线长度和波长还相差甚远,节点不多的情况下,反射波的叠加信号强度也不会很强,因此传输线效应完全可以忽略。
2.5
共6位,标准帧的控制段由扩展帧标志位IDE、保留位r0和数据长度代码DLC组成;扩展帧控制段则由IDE、r1、r0和DLC组成。
2.6
为0-8字节,短帧结构,实时性好,适合汽车和工控领域;
2.7
CRC校验段由15位CRC值和CRC界定符组成。
2.8
当接收节点接收到的帧起始到CRC段都没错误时,它将在ACK段发送一个显性电平,发送节点发送隐性电平,线与结果为显性电平。
而哪些情况需要呢,主要就是,当使用2个CAN Omega对发或者当前网络中仅有2个CAN设备的时候,此时两个端点最好都加上终端匹配电阻,当然,前面也说过了,传输线长度不长的时候,也可以不需要2端120欧姆电阻,但为了信号完整性考虑,加上这两个电阻才是严谨的。
2个120欧姆电阻的意义在于,使用USB CAN调试某些不带终端电阻的中间节点设备时,有时候CAN总线上没有2个120欧姆电阻通信可能会异常,此时可以接入2个120欧姆电阻作为2个终端电阻来作阻抗匹配,这时候其他端点不应接入任何终端电阻!并且,这2个120欧姆电阻不可用1个60欧姆电阻代替!
近些年来,CAN控制器价格越来越低,很多MCU也集成了CAN控制器。现在每一辆汽车上都装有CAN总线。
一个典型的CAN应用场景:
二、
CAN总线标准只规定了物理层和数据链路层,需要用户来自定义应用层。不同的CAN标准仅物理层不同。
CAN收发器负责逻辑电平和物理信号之间的转换,将逻辑信号转换成物理信号(差分电平)或者将物理信号转换成逻辑电平。
位填充错误:通信线缆上违反通信规则时发生该错误。
当发生这五种错误之一时,发送节点或接受节点将发送错误帧
为防止某些节点自身出错而一直发送错误帧,干扰其他节点通信,CAN协议规定了节点的3种状态及行为。
2.10
当某节点没有做好接收的"准备"时,将发送过载帧,以通知发送节点。
2.11
用来隔离数据帧、远程帧与他们前面的帧,错误帧和过载帧前面不加帧间隔。
2.1
CAN有三种接口器件
多个节点连接,只要有一个为低电平,总线就为低电平,只有所有的节点都输出高电平时,才为高电平。所谓“线与”。
CAN总线有5个连续性相同的位后,就会插入一个相反位,产生跳变沿,用于同步。从而消除累计误差。
和485、232一样,CAN的传输速度与距离成反比。
CAN总线终端电阻的接法:
125kHz载波的波长大概在(c/f)=(3e8m/s)/(125e3Hz)=2.4km,其临界长度为2.4kM/10=240m>>2m,也即传输线长度不超过240m,分布阻抗带来的影响可以忽略不计
2.2
CAN总线传输的是CAN帧,CAN的通信帧分成五种,分别为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。
CAN标准有两个,即IOS11898和IOS11519,两者差分电平特性不同。(有信号时,CANH 3.5V,CANL 1.5V,即显性;没有信号时,CANH 2.5V,CANL 2.5V,即隐性)
IOS11898高速CAN电平中,高低电平的幅度低,对应的传输速度快。
双绞线共模消除干扰,是因为电平同时变化,电压差不变。
CAN总线解析
一、
CAN(Controller Area NetwoΒιβλιοθήκη Baiduk)即控制器局域网,是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。
想到CAN就要想到德国的Bosch公司,因为CAN就是这个公司开发的(和Intel)CAN有很多优秀的特点,使得它能够被广泛的应用。比如:传输速度最高到1Mbps,通信距离最远到10KM,无损位仲裁机制,多主结构。
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