18.CAN总线工作原理
can总线 原理
can总线原理
CAN总线是一种广泛应用于车载网络和工业控制系统中的串
行通信协议。
它基于CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）和差分信号传输技术，能够实现高效可靠的数据传输。
CAN总线的原理如下：
1. 物理层：CAN总线采用差分信号传输技术，使用两根同轴
电缆来传输数据和信号。
其中一根电缆传输高电平信号，另一根电缆传输低电平信号，两根电缆之间的电压差代表着传输的数据。
2. 数据帧：在CAN总线中，数据被封装成帧进行传输。
每个
数据帧由两部分组成：标识符（Identifier）和数据域（Data Field）。
标识符用于区分不同的消息和设备，数据域用于存
储实际传输的数据。
3. 仲裁机制：当多个设备同时发送数据帧时，CAN总线通过
仲裁机制来确定哪一个设备具有发送优先权。
仲裁机制使用位级别的比较来确定标识符的优先级，标识符的低位优先级高。
4. 帧有效性检测：CAN总线中每个设备都会对发送的数据帧
进行错误检测，以确保传输的可靠性。
这包括检查接收的数据帧是否有误码、位错误、位略符错误和CRC（循环冗余校验）错误。
5. 错误处理：当CAN总线上发生错误时，每个设备能够通过
错误报告机制获得有关错误类型和位置的信息，并采取相应的
措施进行纠正或处理。
总的来说，CAN总线通过差分信号传输、仲裁机制、帧有效性检测和错误处理等机制，可以实现高效可靠的数据传输，广泛应用于车载网络和工业控制系统中。
CAN的工作原理
CAN的工作原理CAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车和工业控制系统中的串行通信协议。
它是一种高度可靠且具有实时性的通信协议，能够实现多个节点之间的数据传输和通信。
CAN的工作原理主要包括以下几个方面：1. 物理层：CAN协议使用差分信号传输数据，采用双线制，即CAN_H和CAN_L两根线。
CAN_H线上的电压高于CAN_L线上的电压表示逻辑1，反之表示逻辑0。
这种差分信号可以有效抵消电磁干扰，提高通信的可靠性。
2. 数据链路层：CAN协议采用了一种基于帧的通信机制。
每个CAN帧由一个起始位、一个帧ID、数据域、CRC校验码和一个结束位组成。
帧ID用于标识发送和接收节点之间的通信对象。
数据域中存储了要传输的数据。
CRC校验码用于检测数据传输过程中是否出现错误。
3. 硬件过滤和接收：CAN节点在接收数据时，会根据自身的接收过滤器设置来判断是否接收该数据帧。
每个节点都可以设置多个过滤器，以过滤不需要的数据帧，提高系统的效率。
4. 硬件发送：CAN节点在发送数据时，会将要发送的数据帧放入发送缓冲区，并通过CAN控制器进行发送。
CAN控制器会根据总线上的状态来判断是否可以发送数据，以避免冲突和碰撞。
5. 碰撞检测和错误处理：CAN总线上可能会出现多个节点同时发送数据帧的情况，这时会发生碰撞。
CAN协议采用了CSMA/CD（载波监听多点接入/冲突检测）机制来解决碰撞问题。
当发生碰撞时，节点会停止发送，并在一段时间后重新发送数据。
此外，CAN协议还具有错误检测和错误处理机制，可以检测和纠正数据传输过程中的错误。
6. 速率和通信距离：CAN协议支持不同的通信速率，常见的有125kbps、250kbps、500kbps和1Mbps等。
通信距离也取决于通信速率和传输线的质量，一般在几十米到几百米之间。
总的来说，CAN的工作原理是基于差分信号传输数据，采用帧的通信机制，通过硬件过滤和接收、硬件发送、碰撞检测和错误处理等机制实现多个节点之间的可靠通信。
CAN总线的原理及使用教程
CAN总线的原理及使用教程一、CAN总线的原理1.数据链路层：CAN总线采用的是二进制多播通信方式，即发送方和接收方之间没有直接的连接关系，所有节点共享同一个总线。
在一个CAN总线系统中，每个节点都可以发送和接收信息。
当一个节点发送消息时，所有其他节点都能接收到该消息。
2.帧格式：CAN总线使用的是基于帧的通信方式，每个消息都被封装在一个CAN帧中。
帧由起始标志、ID、数据长度码、数据和校验字段组成。
其中，ID是唯一标识符，用来区分不同消息的发送者和接收者。
数据长度码指示了消息中数据的长度。
校验字段用于检测数据的完整性。
3. 传输速率：CAN总线的传输速率可根据需求进行配置，通常可选的速率有1Mbps、500Kbps、250Kbps等。
高速传输速率适用于对实时性要求较高的应用，而低速传输速率适用于对实时性要求不高的应用。
4.错误检测：CAN总线具有强大的错误检测能力，能够自动检测和纠正错误。
它采用了循环冗余校验（CRC）算法，通过对数据进行校验，确保数据的完整性。
如果数据传输过程中发生错误，接收方能够检测到错误，并通过重新请求发送来纠正错误。
二、CAN总线的使用教程1. 硬件连接：在使用CAN总线之前，需要先进行硬件连接。
将所有节点的CANH和CANL引脚连接到同一个总线上，并通过双终端电阻将CANH和CANL引脚与Vcc和地连接。
确保所有节点的通信速率和电气特性相匹配。
2.软件设置：使用相应的软件工具对CAN总线进行配置。
根据具体需求，设置通信速率、总线负载、数据帧格式等参数。
还需要为每个节点分配唯一的ID，用于区分发送者和接收者。
3.数据传输：使用软件工具编写代码，实现消息的发送和接收。
发送消息时，需要指定ID、数据长度和数据内容。
接收消息时，需要监听总线上的消息，并根据ID判断是否为自己需要的消息。
通过合理的逻辑处理，实现节点之间的数据交换和通信。
4.错误处理：CAN总线在数据传输过程中可能会发生错误，如位错误、帧错误等。
can总线的工作原理
can总线的工作原理CAN（Controller Area Network，控制器局域网）总线是一种多节点、分布式的串行通信协议，用于在不同的设备（如汽车电子控制单元）之间进行通信。
其工作原理如下：1. 总线结构：CAN总线包括两个主要组成部分：控制器和节点。
控制器负责管理总线上的通信，而节点则是实际的设备。
2. 通信速率：CAN总线使用串行通信方式，在一个时间周期内传输一位的数据。
通信速率可以根据需求进行调整，常见的有125kbps、250kbps和500kbps等。
3. 帧格式：CAN通信使用帧格式进行数据传输。
一个帧包括标识符、控制位、数据段和校验位等。
标识符用于确定帧的优先级和发送者的身份，控制位用于控制数据的传输方式，数据段用于传输实际的数据，校验位用于检查数据的完整性。
4. 预定位位：CAN总线使用预定位位来确保总线上的节点在发送数据之前处于同一状态。
当节点准备好发送数据时，首先发送一个断开位（Dominant），然后等待总线上所有节点一起发送一个随机位（Arbitration）。
节点在发送随机位时会检测总线上的信号，如果发现有其他节点同时发送了同样的位，则会停止发送，并等待下一个时间周期再次发送。
5. 碰撞检测：如果两个或多个节点同时发送数据，会发生碰撞（Collision）。
CAN总线通过监听总线上的信号来检测碰撞，并使用位优先级来解决冲突。
发送高优先级的节点会优先发送数据，低优先级的节点则会停止发送。
6. 增强型CAN（CAN FD）：为了提高数据传输速率，增强型CAN通过增加数据段长度和引入一些新的特性来实现更高的传输速率。
总的来说，CAN总线的工作原理是通过预定位位和碰撞检测来保证多个节点间的通信正常进行，从而实现数据的可靠传输。
CAN总线的工作原理
CAN总线的工作原理控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。
CAN 协议由德国的Robert Bosch 公司开发，用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。
该协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。
CAN 协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11 位的寻址以及检错能力。
CAN 总线是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电子干扰性，并且能够检测出产生的任何错误。
CAN 总线可以应用于汽车电控制系统、电梯控制系统、安全监测系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等领域。
CAN 总线的特点1、具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点；2、采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；3、具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN 控制器挂到CAN-bus 上，形成多主机局部网络；4、可根据报文的ID 决定接收或屏蔽该报文；5、可靠的错误处理和检错机制；6、发送的信息遭到破坏后，可自动重发；7、节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；8、报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。
CAN 总线的工作原理CAN 总线使用串行数据传输方式，可以1Mb/s 的速率在40m 的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。
CAN 与I2C 总线的许多细节很类似，但也有一些明显的区别。
当CAN 总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。
对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收。
每组报文开头的11位字符为标识符，定义了报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方。
can总线的传输原理
CAN总线的传输原理一、什么是CAN总线CAN总线（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车、工业领域以及其他领域的通信协议。
它是一种串行通信协议，能够实现多个设备之间的高速数据传输。
二、CAN总线的优点CAN总线相比其他通信协议具有以下几个优点：1.可靠性高：CAN总线采用差分信号传输，能够有效抵抗电磁干扰，提高数据传输的可靠性。
2.实时性好：CAN总线使用了非并行传输方式，可以实现实时数据的传输和处理。
3.扩展性强：CAN总线支持多主机和多设备并行通信，可以实现设备的灵活扩展和系统的模块化设计。
4.成本低廉：CAN总线采用了简单的硬件和软件实现方式，可以降低系统的成本。
三、CAN总线的传输原理CAN总线采用了一种基于事件驱动的传输方式，具体原理如下：1. 标识符和帧格式CAN总线的传输单位是帧（Frame），每个帧包括标识符（Identifier）、控制位（Control）、数据字段（Data）和校验位（CRC）。
其中标识符用于标识不同设备和数据类型，控制位用于控制数据传输的行为，数据字段用于存储实际传输的数据，校验位用于校验数据的准确性。
2. 差分信号传输CAN总线采用了差分信号传输，即使用两条线（CAN_H和CAN_L）传输数据。
在传输过程中，CAN_H和CAN_L的电压存在正负摆动，通过测量CAN_H和CAN_L之间的电压差来判断传输的数据是0还是1。
这种差分信号传输方式可以有效抵抗电磁干扰，提高数据传输的可靠性。
3. 碰撞检测和重发机制由于CAN总线支持多主机并行访问，可能会出现多个设备同时发送数据的情况，这时就会产生碰撞（Collision）现象。
为了解决碰撞问题，CAN总线采用了碰撞检测和重发机制。
当发生碰撞时，设备会检测到总线上的电压变化，通过退避算法重新发送数据，以确保数据传输的准确性。
4. 报文优先级CAN总线通过标识符来标识不同设备和数据类型，不同标识符的帧具有不同的优先级。
can总线收发原理
can总线收发原理
CAN总线收发原理如下：
1. 发送过程：当控制器节点上有数据要发送时，发送器将数据按照一定的格式进行分帧处理。
首先，发送器会根据CAN总线通信协议的要求生成帧头，包括起始位、识别码、数据长度等信息。
然后，发送器会将待发送的数据转换为差分信号，并根据CAN总线通信协议的要求进行位定时和帧定时等处理，保证发送的数据在CAN总线上按照规定的格式和时间传输。
2. 接收过程：当CAN总线上有数据需要接收时，接收器负责接收差分信号，并根据CAN总线通信协议的规定进行解码和分析。
接收器会首先检测差分
信号的起始位，然后根据识别码等信息，判断接收到的数据是否与该节点匹配。
如果匹配成功，接收器会将数据存储在内部的储存器中，等待控制器节点读取。
整个发送和接收过程需要依赖CAN总线的主控制器进行协调和调度。
主控
制器会根据CAN总线上各个节点的优先级和通信要求，确定发送和接收的
顺序。
CAN的工作原理
CAN的工作原理CAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车电子系统中的通信协议，它具有高可靠性、高抗干扰性和高实时性的特点。
CAN总线的工作原理是通过在多个节点之间传输数据和控制信息，实现各个节点之间的通信和协同工作。
CAN总线的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 数据帧的发送：当一个节点需要向其他节点发送数据时，它首先将数据封装成CAN数据帧。
数据帧包括标识符、数据长度、数据域和校验码等信息。
标识符用于标识数据的类型和发送节点的地址。
数据长度表示数据域中包含的数据字节数。
数据域是实际传输的数据内容。
校验码用于检测数据传输过程中的错误。
2. 数据帧的传输：CAN总线上的所有节点都可以接收到发送的数据帧。
当一个节点发送数据帧时，它将数据帧通过总线发送出去，其他节点会同时接收到这个数据帧。
这是因为CAN总线采用了多主机共享总线的方式，所有节点都可以发送和接收数据。
3. 数据帧的接收：当一个节点接收到数据帧时，它会首先检查数据帧的标识符，判断该数据帧是否是自己需要处理的数据。
如果是，则节点会解析数据帧中的数据，并根据需要进行相应的处理。
如果不是，则节点会忽略该数据帧。
4. 冲突检测和错误处理：由于多个节点可以同时发送数据帧，可能会发生数据冲突的情况。
CAN总线采用了冲突检测和错误处理机制来解决这个问题。
当多个节点同时发送数据帧时，CAN总线上会出现数据冲突，节点会检测到这个冲突，并根据冲突检测机制进行相应的处理。
同时，CAN总线还具有错误检测和纠正机制，能够检测和纠正数据传输过程中的错误。
5. 网络管理：CAN总线上的节点可以通过网络管理协议进行网络管理。
网络管理协议可以实现节点的配置、节点的加入和退出、网络拓扑的变化等功能。
通过网络管理协议，可以实现CAN总线的灵活配置和扩展。
总结：CAN总线的工作原理是通过在多个节点之间传输数据和控制信息，实现各个节点之间的通信和协同工作。
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(4) 远程数据请求 可通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。
(5) 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)。
STM32 bxCAN主要特点
● 支持CAN协议2.0A和2.0B主动模式 ● 波特率最高可达1兆位/秒 ● 支持时间触发通信功能
发送
● 3个发送邮箱 ● 发送报文的优先级特性可软件配置 ● 记录发送SOF时刻的时间戳
接收
● 3级深度的2个接收FIFO
● 可变的过滤器组： ─ 在互联型产品中，CAN1和CAN2分享28个过滤器组 ─ 其它STM32F103xx系列产品中有14个过滤器组 ● 标识符列表 ● 记录接收SOF时刻的时间戳
● 同步段(SYNC_SEG)：同步段为首段，用于同步CAN总线上的各个节点。 输入信号的跳变沿就发生在同步段，该段持续时间为1TQ。
● 时间段1(BS1)：定义采样点的位置。其值可以编程为1到16个时间单元， 但也可以被自动延长，以补偿因为网络中不同节点的频率差异所造成的相 位的正向漂移。
● 时间段2(BS2)：定义发送点的位置。其值可以编程为1到8个时间单元， 但也可以被自动缩短以补偿相位的负向漂移。
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler = 48;
CAN波特率 200 KBPS 250 KBPS 400 KBPS 500 KBPS 800 KBPS
参数设置
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler =30;
CAN波特率 50 KBPS 62.5 KBPS 80 KBPS 100 KBPS 125 KBPS
参数设置
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler =120;
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler =96;
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler =600;
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler =300;
CAN波特率 1M KBPS
参数设置
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler =6;
4.屏蔽滤波
(1) 屏蔽位模式 在屏蔽位模式下，标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符
的任何一位，应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理。
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler =75;
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler = 60;
重新同步跳跃宽度(SJW)定义了，在每位中可以延长或缩短多少个时间单 元的上限。其值可以编程为1到4个时间单元。
CAN波特率计算公式
CAN波特率=系统时钟/分频数/(1*tq+tBS1+tBS2) 其中
tBS1=tq*(TS1[3:0]+1) tBS2=tq*(TS2[2:0]+1) tq=(BRP[9:0]+1)*tPCLK 这里tq表示1个时间单元 tPCLK=APB时钟的时间周期 BRP[9:0],TS1[3:0]和TS2[2:0]在CAN_BTR寄存器中定义
总体配置保持 tBS1>=tBS2，tBS2>=1个CAN时钟周期，tBS2>=2tSJW
CAN波特率 5 KBPS 10 KBPS 20 KBPS 25 KBPS 40 KBPS
参数设置
CAN_SJW=CAN_SJW_2tq; CAN_BS1=CAN_BS1_6tq; CAN_BS2=CAN_BS2_4tq; CAN_Prescaler =600;
时间触发通信模式
● 禁止自动重传模式 ● 16位自由运行定时器 ● 可在最后2个数据字节发送时间戳管理 ● 中断可屏蔽
初学者需要关注的几个重点
1.隐性位与显性位
CAN总线为“隐性”（逻辑1）时，CAN_H和CAN_L的电平为2.5V（电位 差为0V）；
CAN总线为“显性”（逻辑0）时，CAN_H和CAN_L的电平分别是3.5V和 1.5V（电位差为2.5V）
(2) 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。
(3) 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。
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。
下图是车载网络的构想示意图。CAN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。
CAN的特点
(1) 多主控制 在总线空闲时，所有的单元都可以发送消息（多主控制）。最先访问
总线的单元可获得发送权。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,所有的消息都以固定的格式发送。
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler = 240;
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler = 150;
(6) 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。
(7) 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。
(2) 标识符列表模式 在标识符列表模式下，屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用。因此，
不是采用一个标识符加一个屏蔽位的方式，而是使用2个标识符寄存器。 接收报文标识符的每一位都必须跟过滤器标识符相同。
为了过滤出一组标识符，应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式。 为了过滤出一个标识符，应该设置过滤器组工作在标识符列表模式。
CAN总线工作原理
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。
5.bxCAN工作模式
bxCAN有3个主要的工作模式：初始化、正常和睡眠模式。 还包括：测试模式、静默模式、环回模式、环回静默模式
2.数据帧类型： (1) 标准数据帧
(2) 扩展数据帧
(3) 标准远程帧
(4) 扩展远程帧
3.位时间特性
CAN总线上的所有器件都必须使用相同的比特率。然而，并非所有器件都 要求具有相同的主振荡器时钟频率。对于采用不同时钟频率的器件，应通 过适当设置波特率预分频比以及每一时间段中的时间份额的数量来对比特 率进行调整。
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler = 12;
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_5tq; CAN_BS2=CAN_BS2_3tq; CAN_Prescaler = 5;
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; CAN_Prescaler =24;
CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_BS1=CAN_BS1_5tq; CAN_BS2=CAN_BS2_3tq; CAN_Prescaler =10;