CAN总线的编码方式

对CAN总线的常见编码格式解析我们在进行CAN总线的通讯设计过程中，对于通讯矩阵的建立，我们常常会选择一种编码方式，最常见的编码格式是Intel格式和Motorola格式。但是往往人们都是以一种习惯去选择，究竟两种格式具体的区别在哪里呢？我们需要明白两种格式对信号是如何排布的，又是按照什么顺序进行正确解析的。本篇文章就是作者根据在整理通讯矩阵和dbc文件中遇到的一些问题，提出的自己的一些体会和见解，希望大家通过此篇文章对两种格式有更加深刻的理解。我们在设计初期，都会首先选择一种编码格式，这种选择大多都是根据设计者自己的习惯，具体Intel格式和Motorola格式哪个更有优势的问题，在这里没有区别。但是就使用者而言，需要对接收到数据帧进行正确的解析，否则就无法得到想要的信号。下面我们就来说一下两种格式的区别。首先我们需要明确一点，无论是Intel格式还是Motorola格式，在每个字节中，数据传输顺序都是从高位（msb）传向低位（lsb）。如下图所示。bytexbit(8*x)bit(8*x+7)msblsb注：x=0,1,2,3……7图1一般主机厂设计人员在设计初期都会定义好字节的发送顺序，定义Byte0为LSB，Byte7为MSB。第一种情况：先发送Byte0，然后Byte1到Byte7；第二种情况：先发送Byte7，然后Byte6到Byte0。根据我了解到的大部分主机厂都会采取第一种发送方法，很少会采取后者。我们在用CANoe中的CANdb++编辑数据库时，肯定会用到如下图所示的编辑界面。图2结合工作中的出现的问题，有的网络设计者会在排布信号的时候出现误区。上图中用的是比较常规的排布方式，即位在字节中的索引是从右至左，还有一种是颠倒过来的，即从左至右。如下图所示。图3我们现在以第一种矩阵模式进行说明。在这种情况下，如果主机厂在初期定义先发送LSB，再发送的MSB的形式，那么数据信号可以按照从上到下，从左到右的顺序发送，非常方便，接收器解析起来也比较容易。如果主机厂定义先发送MSB再发送LSB的形式，那样数据传输比较复杂，所以一般都不建议用这种方案。至于设计者常出现的错误我们在下文中会重点说明，下面我们先了解一下Intel格式和Motorola格式在CANdb++中的区别。一、Motorola编码格式：如果我们选择使用Motorola编码格式，那需要知道它在CANdb++中的3种信号排布方式。这三种排布的主要区别在于它们的起始位不同。我们假设一个信号的位长为12，那么它就要跨字节排布。在Motorola格式中的第一种排布形式为MotorolaForwardLSB，即从小端开始，它的起始位为lsb（16）；第二种排布形式为MotorolaForwardMSB，即从大端开始，它的起始位为msb（11）；第三种排布形式为MotorolaBackward，它的起始位为第8位，这种形式基本不采用，因为排布规律相对于前两种比较复杂。如下图所示；图4针对上述Motorola格式第一种排布形式，信号的起始位为高字节的低位。在CANdb++中的具体体现如图所示。图5在CANdb++中，无法区别这三种排布形式，它的起始位也是自动定义的，所以我们在设计通讯矩阵时，一般都会采用第一种，即MotorolaForwardLSB。只是有的工程师根据自己的个人习惯，去改变起始位，但我们需要明确一点就是，在Canoe软件中，一种格式的信号排布是没有区别的。二、Intel编码格式如果我们选择使用Intel编码格式，它在CANdb++中也有两种信号排布方式。我们假设一个信号位长为12，它也是要跨字节排布。第一种排布形式为IntelStandard，即标准形式，它的起始位为lsb（12）。信号的起始位为低字节的低位。如下图所示：图6图7第二种排布形式为IntelSequential，即顺序排布形式或者叫颠倒排布。这种形式不太常用，但我们也需要了解，它的起始位为lsb（11）。如下图所示：图8以上文字介绍了当信号的位长超过一个字节的情况下，信号分别以Motorola编码格式和Intel编码格式排布时的区别。我们现在假设一个信号的位长为4，观察在CANdb++中信号的排布有什么区别。Motorola编码格式下的信号排布：（绿色信号）图9Intel编码格式下的信号排布：（绿色信号）图10由图可知，两种格式的起始位不同，但是他们的排布方式相同，都是信号的高位放在该字节的高位（msb），信号的低位放在该字节的低位（lsb）。所以，当一个信号的位长小于8时，那么两种编码格式没有区别。如果信号的位长大于8，那么两种编码格式将会产生很大差别。这是我们在网络通讯设计初期必须要掌握的。下面我们说一下一些工程师在做通讯矩阵的设计时，常会出现的几个问题：1.在编写通讯矩阵时，在起始位的编写中，常会将Intel格式和Motorola格式弄混。例如：如下图所示的通讯矩阵如果一个信号的位长为4，那么若是Motorola编码格式，那它的起始位就是4；而若是Intel编码格式，那它的起始位就是0。2.在CANdb++中进行通讯矩阵的调整时，首先应明确信号选取的编码格式，然后进行拖曳，有的工程师常常在没有区分编码格式，凭借主观感觉对通讯矩阵进行调整，这往往会导致信号的传输错误。3.在信号跨字节排布中，未明确msb和lsb，在拖曳过程中会出现错误。综上所述，Motorola编码格式和Intel编码格式主要区别还是在信号位长大于8或者信位长不超过8但是跨字节的情况下，前者的规则：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；后者的规则：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。希望大家能从此篇文章中收获一些经验。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。