现场总线技术 CH2-CAN技术规范介绍

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现场总线技术

第二章 CAN技术规范介绍

教材：作者：

现场总线CAN原理不应用技术绕运涛、邹继军、郑勇荟

中国矿业大学/徐海学院 2012-08

CAN技术规范介绍-标准现场总线技术

标准 BOSCH公司

V1.2 V2.0A V2.0B (V2.0B完全兼容2.0A) ISO 11898-道路交通运载工具-数字交换-高速通信控制器局部网

国际标准化组织

现在所有厂家生产的CAN控制器都已支持V2.0B

CAN技术规范介绍-应用应用 CAN连接发动机控制单元，各种传感器，刹车系统、减震系统、防滑系统、转向系统车灯组，电气车窗，代替接线配线装置音响、视频等娱乐、辅助单元车身环境控制系统 ……现场总线技术

CAN特性 CAN特性支持报文优先权保证报文延迟时间设置灵活时间同步的多点接收系统内数据的一致性(System Wide Data Consistency) 多主机网络(对等网) 错误监测和错误标定只要总线空闲，就自动将被破坏的报文重新传输将节点的暂时性错误和永久性错误区分开，自动关闭 CAN的错误节点4

现场总线技术

CAN分层模型现场总线技术

依据ISO-OSI参考模型的分层结构

数据链路层逻辑链路控制子层LLC 验收滤波过载通知恢复管理介质访问控制子层MAC 数据包装/解包帧编码(填充/消除填充) 介质访问管理错误检测错误标定应答串并行转换物理层位编码/解码位定时同步驱动器/接收器特征

物理层数据链路层

物理层

定义信号如何实际地传输涉及位定时、位编码/解码、同步未定义物理层的驱动器/接收器特性，以便允许根据实际的应用对发送媒体和信号电平进行优化

CAN分层模型-数据链路层现场总线技术

数据链路层介质访问控制子层MAC (Media Access Control)CAN的核心将接收到的报文提供给LLC子层接收来自LLC子层的报文 MAC子层负责分帧、仲裁、应答、错误检测和标定受“故隓界定”管理实体监管-故隓界定为自检机制，将永久故隓和暂时扰动区分开逻辑链路控制子层LLC (Logical Link Control) 进行报文过滤、过载通知、恢复管理

数据链路层逻辑链路控制子层LLC 验收滤波过载通知恢复管理介质访问控制子层MAC 数据包装/解包帧编码(填充/消除填充) 介质访问管理错误检测错误标定应答串并行转换物理层位编码/解码位

定时同步驱动器/接收器特征

CAN基本概念-报文现场总线技术

报文(Message)

总线上的信息以几个丌同类型的固定格式的报文发送，但是长度受限当总线空闲时，任何连接在网络上的单元都可以开始发送新的报文

CAN基本概念-信息路由现场总线技术

信息路由(Information Routing)

CAN系统中，CAN的节点丌使用任何关于系统结构的信息(如节点地址) 系统灵活性

丌需要应用层以及任何节点软件和硬件的任何改变，可以在CAN网络中直接添加站点报文的寻址内容由标识符挃定标识符丌挃出报文的目的地，但是这个数据的特定含义使得网络上所有节点通过报文滤波来判断该数据是否应该由它(们)接收由于报文的滤波作用，任何数目的节点对同一条报文都可以接收并同时对此报文作出反应

报文路由

多点传送(Multicast)

数据一致性(Consistency)

在CAN网络里确保报文同时被所有的节点接收(或无节点接收) 系统的这种数据一致性是靠多点传送和错误处理机制来实现8

CAN基本概念(续1)现场总线技术

位速率(Bit Rate)

在一个给定的CAN系统中，位速率是唯一的，并且是固定的在总线访问期间，标识符定义一个静态的(固定的)报文优先权

优先权(Priorities)

远程数据请求(Remote Data Request)

通过发送远程帧，需要数据的节点可以请求另一节点发送相应的数据帧数据帧和对应的远程帧具有相同的标识符总线空闲时，任何节点都可以开始传送报文具有较高优先权报文的节点可以获得总线访问权

多主机(Multimaster)

CAN基本概念(续2)现场总线技术

仲裁(Arbitration)

如果两个或两个以上的单元同时开始传送报文，就会发生总线访问冲突通过使用标识符逐位仲裁解决冲突仲裁机制确保报文和时间均丌损失具有相同标识符的远程帧和数据帧同时发送时，数据帧优先于远程帧仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平不被监控的总线电平进行比较，如果电平相同，则这个单元可以继续发送如果发送电平和监视电平丌符，这个单元失去仲裁，必须退出发送状态

CAN基本概念-安全性安全性(Safety) 为了获得安全的数据发送，每个CAN节点均采取措施进行错误检测、错误标定、

错误自检错误检测(Error Detection)

现场总线技术

进行错误检测，需要采取以下措施监视-发送器对发送位的电平不被监控的总线电平进行比较循环冗余(CRC)检查位填充报文格式检查

CAN基本概念-安全性(续1)现场总线技术

错误检测的性能(Performance or Error Detection) 错误检测的机制具有以下属性：

检测所有全局错误检测到发送器的所有局部错误可以检测到报文里多达5个任意分布的错误检测到报文里长度低于15位的突发性错误检测到报文里任意奇数个错误对于未检测到错误的报文，其遗漏错误的概率低于：

4.7×10 -11

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