CAN-基础

恒润科技公司主要内容概述CAN总线标准数据链路层通信机制数据帧错误检测帧格式位定时与同步物理层高速CAN低速容错CAN北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的起源CAN—ControllerAreaNetwork—是20世纪80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北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的起源传统的汽车线束连接PowertrainControlEngineControlActiveSuspensionABS/ASRTransmissionControlDoorControlAirbagAirConditionSeatControlPowerLocksLightControlBodyControlDashboard北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的起源汽车的CAN网络PowertrainControlBodyControlDashboardDoorControlAirbagAirConditionSeatControlPowerLocksLightControlEngineControlActiveSuspensionABS/ASRTransmissionControl高速CAN低速CAN北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的历史1983年，Bosch开始研究车上网络技术1986年，Bosch在SAE大会公布CAN协议1987年，Intel和Philips先后推出CAN控制器芯片1991年，Bosch颁布CAN2.0技术规范，CAN2.0包括A和B两个部分1991年，CAN总线最先在BenzS系列轿车上实现北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的历史1993年，ISO颁布CAN国际标准ISO-118981994年，SAE颁布基于CAN的J1939标准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北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的特性采用双线差分信号协议本身对节点的数量没有限制，总线上节点的数量可以动态改变广播发送报文，报文可以被所有节点同时接收EMI应用层数据链路层物理层CAN_HCAN_L节点A报文报文比特流差分电压节点n…40m@1Mbps…隐性显性隐性CAN_HCAN_LUdiff北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的特性多主站结构，各节点平等，优先权由报文ID确定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的分配进行了标准化根据需要可进行相关性报文过滤CAN节点滤波器CAN节点滤波器CAN节点滤波器CAN节点滤波器CAN节点滤波器IDDataCAN…北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的特性保证系统数据一致性CAN提供了一套复杂的错误检测与错误处理机制，比如CRC检测、接口的抗电磁干扰能力、错误报文的自动重发、临时错误的恢复以及永久错误的关闭EMI应用层数据链路层物理层CAN_HCAN_L节点A报文报文比特流差分电压节点n…40m@1Mbps…错误检测错误处理北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的特性使用双绞线作为总线介质，传输速率可达1Mbps，总线长度=40米,采用NRZ和位填充的位编码方式01040100200100010000总线长度/m51020501002005001000位速率/kbps隐性显性填充位位速率与总线长度的关系NRZ和位填充北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的特性总结总线访问—非破坏性仲裁的载波侦听多路访问/冲突避免CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance)载波侦听，网络上各个节点在发送数据前都要检测总线上是否有数据传输网络上有数据不发送数据，等待网络空闲网络上无数据立即发送已经准备好的数据多路访问，网络上所有节点收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的冲突避免，节点在发送数据过程中要不停地检测发送的数据，确定是否与其它节点数据发生冲突北京经纬恒润科技有限公司主要内容概述CAN总线标准数据链路层通信机制数据帧错误检测帧格式位定时与同步物理层高速CAN低速容错CAN北京经纬恒润科技有限公司总线标准OSI参考模型底层标准高层协议3网络层7应用层6表示层5会话层4传输层OSI参考模型2数据链路层1物理层CAN2.011898CANopenDeviceNetJ1939……CANNMEA2000北京经纬恒润科技有限公司总线标准各层执行功能LogicLinkControlAcceptancefilteringOverloadnotificationRecoverymanagement2数据链路层MediumAccessControlDataencapsulation/decapsulationFramecoding(stuffing,destuffing)MediumaccessmanagementErrordetectionErrorsignallingAcknowledgementSerialization/deserialization1物理层PhysicalSignallingBitencoding/decodingBittimingSynchronizationPhysicalMediumAttachmentDriver/receivercharactericsMediumDependentInterfaceConnectors2数据链路层1物理层PLSPMAMDILLCMACLLC,LogicalLinkControl逻辑链路控制MAC,MediumAccessControl媒介访问控制PLS,PhysicalSignalingSublayer物理信令子层PMA,PhysicalMediumAttachment物理介质连接MDI,MediumDependentInterface介质相关接口北京经纬恒润科技有限公司总线标准底层标准ISO118982数据链路层1物理层PLSPMAMDILLCMACOSI参考模型CAN2.0CAN物理层ISO11898-1ISO11898-2ISO11898-3CAN控制器CAN收发器CANISO11898CAN实现Roadvehicles--Controllerareanetwork(CAN)ISO11898-1：2003Part1:DatalinklayerandphysicalsignallingISO11898-2：2003Part2:High-speedmediumaccessunitISO11898-3：2006Part3:Low-speed,fault-tolerant,medium-dependentinterfaceISO11898-4：2004Part4:Time-triggeredcommunicationISO11898-5：2007Part5:High-speedmediumaccessunitwithlow-powermode北京经纬恒润科技有限公司主要内容概述CAN总线标准数据链路层通信机制数据帧错误检测帧格式位定时与同步物理层高速CAN低速容错CAN北京经纬恒润科技有限公司通信机制报文发送节点发送报文时要检测总线状态只有总线处于空闲，节点才能发送报文在发送报文过程中进行“回读”，判断送出的位与回读的位是否一致北京经纬恒润科技有限公司通信机制报文发送“线与”机制通过ID进行仲裁显性位能够覆盖隐性位ID值越小，报文优先级越高SOF109876543210RTRControlData隐性显性只听只听节点A节点B节点C总线北京经纬恒润科技有限公司通信机制报文发送非破坏性仲裁退出仲裁后进入“只听”状态等待总线再次空闲时进行报文重发ITMITM节点AID＝75Data节点BID＝250Data节点CID＝1000DataCANID＝75Data节点A节点C节点BCAN总线ID＝250ID＝1000ID＝75DataID＝250ID＝1000DataID＝250DataID＝1000ID＝1000DataData仲裁阶段t仲裁阶段仲裁阶段北京经纬恒润科技有限公司通信机制如图所示，A、B、C、D四个节点在不同的时刻分别往总线上发送ID为5、7、3、6的消息。请画出消息在总线上出现的顺序（假设每帧报文的传输时间占3格）。CANnodeBCANnodeACANnodeCCANbusCANnodeD55573636练习1：CAN总线访问仲裁机制北京经纬恒润科技有限公司答案：CAN总线访问仲裁机制北京经纬恒润科技有限公司通信机制报文接收过滤通过滤波器，节点可以对接收的报文进行过滤CAN节点滤波器CAN节点滤波器CAN节点滤波器CAN节点滤波器CAN节点滤波器IDDataCAN…接收滤波器(AcceptanceFilter)报文的过滤过程010010100010100XXXXX掩码(Mask)选择器(SelectororCode)标识符(ID)允许通过的ID接收规则：比较消息ID与选择器中和接收过滤相关位是否相同接收过滤相关位：由掩码定义1=与消息过滤有关0=与消息过滤无关如果相关接收；如果不相关过滤北京经纬恒润科技有限公司通信机制NRZ编码与位填充NRZ（非归零）编码NRZ编码确保报文紧凑在相同带宽情况下，NRZ编码方式的信息量