今天带着大家学习,CAN总线 。。。。

1. 概要

本资料是面向 CAN 总线初学者的 CAN 入门。对 CAN 是什么、CAN 的特征、标准规格下的位置分布等、CAN 的概要及 CAN 的协议进行了说明。

2. 使用注意事项
本资料对博世(BOSCH)公司所提出的 CAN 概要及协议进行了归纳,可作为实际应用中的参考资料。对于具有 CAN 功能的产品不承担任何责任。



3. CAN 是什么?
CAN 是 Controller Area Network 的缩写(以下称为 CAN),是 ISO*1 国际标准化的串行通信协议。

在当前的汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,各种各样的电子控制系统
被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很
多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个 LAN,进行大量数据的高速通信”的需 要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的 
CAN 通信协议。此后,CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进 行了标准化,现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。

现在,CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。 图 1 是车载网络的构想示意图。CAN 
等通信协议的开发,使多种 LAN 通过网关进行数据交换得以实现。







3.1 CAN 的应用示例

图2为CAN的应用示例







3.2 总线拓扑图
CAN 控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平,二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化,将消息发送给接收方。 图3是
CAN的连接示意图







4. CAN 的特点
CAN 协议具有以下特点。

(1) 多主控制在总线空闲时,所有的单元都可开始发送消息(多主控制)。 最先访问总线的单元可获得发送权(CSMA/CA 方式*1)。
多个单元同时开始发送时,发送高优先级 ID 消息的单元可获得发送权。

(2) 消息的发送
在 CAN 协议中,所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时,所有与总线相连的单元都可以开始发送新 消息。两个以上的单元同时开始发送消息时,根据标识符(
Identifier 以下称为 ID)决定优先级。ID 并不 是表示发送的目的地址,而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时,对各消
息 ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜(被判定为优先级最高)的单元可继续发送消息,仲裁失利的 单元则立刻停止发送而进行接收工作。

(3) 系统的柔软性与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时,连接在总线上的其它单元的软硬 件及应用层都不需要改变。

(4) 通信速度根据整个网络的规模,可设定适合的通信速度。

在同一网络中,所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样,此单元
也会输出错误信号,妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。

(5) 远程数据请求
可通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。

(6) 错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能
所有的单元都可以检测错误(错误检测功能)。 检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元(错误通知功能)。
正在发送消息的单元一旦检测出错误,会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送 此消息直到成功发送为止(错误恢复功能)。

(7) 故障封闭
CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误(如外部噪声等)还是持续的数据错误(如单元内部

故障、驱动器故障、断线等)。由此功能,当总线上发生持续数据错误时,可将引起此故障的单元从总线上

隔离出去。

(8) 连接
CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元
数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度,可连接的单元数增加;提高通信速度,则可连接 的单元数减少。







5. 错误
5.1 错误状态的种类

单元始终处于 3 种状态之一。

(1) 主动错误状态主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。 处于主动错误状态的单元检测出错误时,输出主动错误标志。

(2) 被动错误状态
被动错误状态是易引起错误的状态。 处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信,但为不妨碍其它单元通信,接收时不能积极地发送错误通知。
处于被动错误状态的单元即使检测出错误,而其它处于主动错误状态的单元如果没发现错误,整个总线也被 认为是没有错误的。
处于被动错误状态的单元检测出错误时,输出被动错误标志。 另外,处于被动错误状态的单元在发送结束后不能马上再次开始发送。在开始下次发送前,在间隔帧期间内
必须插入“延迟传送”(8 个位的隐性位)。

(3) 总线关闭态
总线关闭态是不能参加总线上通信的状态。
信息的接收和发送均被禁止。 这些状态依靠发送错误计数和接收错误计数来管理,根据计数值决定进入何种状态。错误状态和计数值的关 系如表1及图4所示。











5.2 错误计数值

发送错误计数值和接收错误计数值根据一定的条件发生变化。 错误计数值的变动条件如表 2 所示。 一次数据的接收和发送可能同时满足多个条件。
错误计数器在错误标志的第一个位出现的时间点上开始计数。














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