【總線】CAN總線

本文轉載自查看原文 2020-09-01 14:46 585 硬件/通訊/其他概念

1、概述

在工業和汽車上用的比較多一種通信總線技術。汽車上很多電氣部分，通過兩根線連接，按照CAN通信的標准讀寫數據。各個部分遵循同樣的協議，每部分對應不同的ID號，以相同的波特率收發數據。每幀數據包含0-8字節及ID及CRC校驗碼等，通信速度快，距離遠，且可靠性高。（SCI通信一次僅1字節，速度也不夠高，采用奇偶校驗碼檢測概率低，只適合可速度要求不高的短距離通信。

2、幀類別

數據幀，遙控幀，過載幀，錯誤幀，間隔幀

3、數據幀詳述

構成：幀起始、仲裁段、控制段、數據段、CRC、ACK、幀結束

（1）幀起始(SOF)：幀起始(SOF)標志着數據幀和遠程幀的起始，標准幀和擴展幀都是由1個位的顯性電平表示幀起始

（2）仲裁域由標識符和RTR位組成，標准幀格式與擴展幀格式的仲裁域格式不同。
標准格式里，仲裁域由1l位標識符和RTR位組成。標識符位有ID28～ID18。
擴展幀格式里，仲裁域包括29位標識符、SRR位、IDE(Identifier Extension，標志符擴展)位、RTR位。其標識符有ID28～ID0。

為了區別標准幀格式和擴展幀格式，CAN1.0～1.2版本協議的保留位r1現表示為IDE位。
IDE位為顯性，表示數據幀為標准格式；
IDE位為隱性，表示數據幀為擴展幀格式。

在擴展幀中，替代遠程請求(Substitute Remote Request，SRR)位為隱性 1。

仲裁域傳輸順序為從最高位到最低位，其中最高7位不能全為零。

RTR的全稱為“遠程發送請求(Remote TransmissionRequest)”。
RTR位在數據幀里必須為“顯性 0”，而在遠程幀里必須為“隱性 1”。它是區別數據幀和遠程幀的標志。

（3）控制段：表示數據的字節數及保留位的段，由6個位構成，表示數據段的字節數。
標准幀：IDE，r0，DLC（數據長度碼。0~8，表示發送/接收的數據長度（字節））
擴展幀：r1，r0，DLC

（4）數據段：數據的內容，一幀可發送0~8個字節的數據

CRC段：檢查幀的傳輸錯誤的段，由15個位的CRC順序和1個位的CRC界定符（用於分隔的位）組成

ACK段：表示確認正常接收的段，由ACK槽(ACK Slot)和ACK界定符2個位組成

正常消息是指：不含填充錯誤、格式錯誤、CRC 錯誤的消息

（5）幀結束：表示數據幀結束的段

兩個以上的單元同時開始發送消息時，對各消息ID 的每個位進行逐個仲裁比較。仲裁獲勝（優先級最高）的單元可繼續發送消息

根據CAN_L和CAN_H上的電位差來判斷總線電平。總線電平分為顯性電平和隱性電平，二者必居其一

具有錯誤檢測、錯誤通知和錯誤恢復功能所有單元都可以檢測錯誤，檢測出錯誤的單元會立即同時通知其他所有單元

在總線空閑態，最先開始發送消息的單元獲得發送權。
多個單元同時開始發送時，各發送單元從仲裁段的第一位開始進行仲裁。連續輸出顯性電平最多的單元可繼續發送。
即逐位地對比各個結點發出的報文ID。
由於線與的關系，顯示位“0”可以覆蓋隱性位“1”，因此ID最小的節點贏得仲裁，總線上表現為該結點的報文，其他結點失去仲裁，退出發送，轉為接收狀態。
標准格式ID與具有相同ID的遠程幀或者擴展格式的數據幀在總線上競爭時，標准格式的RTR位為顯性位的具有優先權，可繼續發送。

無損仲裁方式：就是當兩個或者以上的不同ID節點“同時”向總線發送數據時候，優先級最高的就能直接發送。