CAN总线信号的编码格式-Intel与Motorola的区别

Intel低字节在前Motorola高字节在前在进行CAN总线通信设计或者测试过程中,经常看到CAN总线信号的编码格式有两种定义:Intel格式与Motorola格式。究竟两种编码格式有什么样的区别呢？设计者、dbc文件编辑者或者测试人员又该如何判断两种格式，并进行有效正确的配置和解析呢？下面作者给出自己在设计和测试过程中的一点体会和见解，希望能够总结出来加深一下印象和理解。在编码优缺点上，Motorola格式与Intel格式并没有孰优孰劣之分，只不过根据设计者的习惯，由用户自主选择罢了。当时，对于使用者来讲，在进行解析之前，就必须要知道编码的格式是哪一种，否则，就不能保证正确地解析信号的含义。以下就以8位字节编码方式的CAN总线信号为例，详细分析一下两者之间的区别。首先，介绍一下CAN总线的数据传输规则，首先传输一个字节的高位（msb），最后传输该字节的低位（lsb）。如下图所示。一般情况下，主机厂在定义CAN总线信号定义时，都会明确定义字节的发送顺序，即：以首先发送byte0（LSB），然后byte1，byte2，……（MSB）的发送顺序；还是以首先发送byte7（MSB），然后byte6，byte5，……（LSB）的发送顺序。据作者了解到的多个主机厂定义的CAN总线字节发送顺序均为前者（即：首先发送LSB，最后发送MSB）。这一点可以从目前主流的CAN总线信号数据库编辑器德国verctor公司的CANoe软件工具的定义上看出，CANoe中的CANdb++编辑器中默认定义的CAN数据场的字节结构及每一位的排布入下图所示。在这种情况下，如果主机厂采用的是首先发送LSB，最后发送MSB的发送顺序，则在上表中可直接按照从左至右，从上至下的顺序依次对信号进行排布即可；但是，如果主机厂采用的是首先发送MSB，最后发送LSB的发送顺序，则在上表中需要从下至上，从右至左的顺序依次对信号进行排布，这样就比较难以对应，而且信号与数据场各字节之间的映射关系也不太直观。所以，一般来讲，主机厂会采用首先发送LSB，最后发送MSB的发送顺序。下面就以CAN总线报文的发送顺序为首先发送LSB，最后发送MSB的方式为前提，介绍Intel格式与Motorola格式这两种编码方式的不同之处。一、采用Intel格式编码当一个信号的数据长度不超过1个字节（8位）并且信号在一个字节内实现（即，该信号没有跨字节实现）时，该信号的高位（S_msb）1将被放在该字节的高位，信号的低位（S_lsb）2将被放在该字节的低位。这样，信号的起始位3就是该字节的低位。下图分别以4位和8位数据长度的两种信号为例进行了说明，并给出了某一车型的通信矩阵CANoe中的CAN数据库实现的图片说明。当一个信号的数据长度超过1个字节（8位）或者数据长度不超过一个字节但是采用跨字节方式实现时，该信号的高位（S_msb）将被放在高字节（MSB）的高位，信号的低位（S_lsb）将被放在低字节（LSB）的低位。这样，信号的起始位就是低字节的低位。对于一个信号的数据长度不超过一个字节，但是采用跨字节方式实现的这种情况，因其对信号解析和编码以及信号完整性都存在不利因素，所以主机厂在定义某一车型（系）的整车通信矩阵时，不太可能设计出这种编码结构。本文就不再考虑和分析这种较为特殊的情况，但其原理与本文讨论的其他情况是相同的。下图分别以12位和16位数据长度的两种信号为例进行了说明，并给出了CANoe中的某一车型的通信矩阵的CAN数据库的图片说明。二、采用Motorola格式编码当一个信号的数据长度不超过1个字节（8位）并且信号在一个字节内实现（即，该信号没有跨字节实现）时，信号的高位（S_msb）将被放在该字节的高位，信号的低位（S_lsb）将被放在该字节的低位。这样，信号的起始位就是该字节的低位。下图分别以4位和8位数据长度的两种信号为例进行了说明，并给出了某一车型的通信矩阵在CANoe中CAN数据库实现的图片说明。当一个信号的数据长度超过1个字节（8位）或者数据长度不超过一个字节但是采用跨字节方式实现时，该信号的高位（S_msb）将被放在低字节（MSB）的高位，信号的低位（S_lsb）将被放在高字节（LSB）的低位。这样，信号的起始位就是高字节的低位。对于一个信号的数据长度不超过一个字节，但是采用跨字节方式实现的这种情况，因其对信号解析和编码以及信号完整性都存在不利因素，所以主机厂在定义某一车型（系）的整车通信矩阵时，不太可能设计出这种编码结构。本文就不再考虑和分析这种较为特殊的情况，但其原理与本文讨论的其他情况是相同的。下图分别以12位和16位数据长度的两种信号为例进行了说明，并给出了CANoe中的某一车型的通信矩阵的CAN数据库的图片说明。由上，可以看出，当一个信号的数据长度不超过1个字节（8位）时，Intel与Motorola两种格式的编码结果没有什么不同，完全一样。当信号的数据长度超过1个字节（8位）时，两者的编码结果出现了明显的不同。文中术语解释及定义：1.信号的高位，即最能表达信号特性的因子，比如：车速信号500km/h按照给定的公式，转换成十六进制数为0x6A5，因为6代表的数量级最大（162），那么其中6就是其信号的高位。2.信号的低位，即最不能表达信号特性的因子，比如：车速信号500km/h按照给定的公式，转换成十六进制数为0x6A5，因为5代表的数量级最小（160），那么其中5就是其信号的低位。3.信号的起始位，一般来讲，主机厂在定义整车CAN总线通信矩阵时，其每一个信号都从其最低位开始填写，这样也符合使用习惯。所以信号的起始位就是信号的最低位。这也与CANoe中CANdb++的定义Startbit含义一致。