CAN总线培训资料

5.2.4 错误类型和界定



检测到CRC错误，应在应答界定符后发送错误标 志；检测到其他错误应在下一位发送错误标志。 节点的3种故障状态：①错误主动，②错误被动， ③总线关闭 正常情况下节点是“错误主动”站，此类站检测 到错误时发送主动错误标志 出现错误较多的节点转为“错误被动”站，此类 站检测到错误时只能发被动错误标志 出现太多错误时节点转为“总线关闭”状态，此 时节点不可对总线有任何影响（例如关闭输出驱 动器）
5.2.3.6 帧间空间
帧 帧间空间 帧
间歇场
总线空闲



对于数据帧或远程帧，无论它前面是什么帧，都 用帧间空间来分开；但是对于过载帧或错误帧， 没有帧间空间与前面帧分开 间歇场由3个隐位组成。间歇场期间不允许启动发 送数据帧或远程帧。 总线空闲周期可为任意长度。此时，总线是开放 的，任何站可随时发送。
5.1.1 CAN的发展概况



基于CAN的应用层协议应用较通用的有两种： DeviceNet（适合于工厂底层自动化） 和 CANopen（适合于机械控制的嵌入式应用）。 任何组织或个人都可以从DeviceNet供货商协会 （ODVA）获得DeviceNet规范。购买者将得到无 限制的、真正免费的开发DeviceNet产品的授权。 DviceNet自2002年被确立为中国国家标准以来， 已在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水 泥、石化、矿山等各个行业得到成功应用，其低 成本和高可靠性已经得到广泛认同。
5.1.1 CAN的发展概况


1992年，CIA（CAN in Automation）用户组织成 立，之后制定了第一个CAN应用层“CAL”。 1994年开始有了国际CAN学术年会（ICC）。 1994年美国汽车工程师协会以CAN为基础制定了 SAEJ1939标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。 到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CAN； 高级客车上有两套CAN，通过网关互联；1999年 一年就有近6千万个CAN控制器投入使用；2000 年销售1亿多CAN的芯片；2001年用在汽车上的 CAN节点数目超过1亿个 。 但是轿车上基于CAN的控制网络至今仍是各大公 司自成系统，没有一个统一标准。
数据帧的标准格式和扩展格式
仲裁场 IDE/r1 r0 控制场 DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 数据场或 CRC场
保留位
数据长度码

控制场由6个位组成 数据长度码DLC3~DLC0指示数据场的字节数， 0~8，其他数值不允许使用。 保留位r1和r0必须为0，IDE(标准格式)=0 数据场：0~8个字节，8位/字节，MSB先发 CRC场由15位CRC序列和1位CRC界定符组成。 CRC界定符为一隐性位。



由于线束和插接器的数量不断增加，整车电子系 统的复杂程度愈来愈高，其可靠性将难以保证， 故障率会提高，维修会更加困难。 为了满足汽车内部信息交换量急剧增加的要求， 有必要使用一种实现多路传输方式的车载网络系 统。这种网络系统采用串行总线结构，通过总线 信道共享，减少线束的数量。 车载网络除了要求采用总线拓扑结构方式外，必 须具有极好的抗干扰能力；极强的差错检测和处 理能力；满足信息传输实时性要求；同时具备故 障的诊断和处理能力等。另外考虑到成本因素， 要求其控制接口结构简单，易于配臵。
5.2.4 错误类型和界定
5.2.3.4 错误帧


检测到错误条件的“错误被动”站发送被动错误 标志。从那时开始，等待6个相同极性的位，一旦 等到，被动错误标志就算完成 错误界定符包括8个隐性位。一个站发送错误标志 以后，就发送一个隐性位，并一直监视总线，直 到发现一个隐性位，就发送其余7个隐性位。
5.2.3.5 过载帧
5.1.2 CAN的性能特点

短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，适于工 业环境 每帧信息都采用CRC校验及其他检错措施，数据 出错率极低。 通信介质选择灵活（双绞线、同轴电缆或光纤） 错误严重情况下自动关闭输出，保证不影响总线 上其他节点通信。 性价比高，器件容易购臵，节点价格低。 开发技术容易掌握，能充分利用现有的单片机开 发工具。

5.2.3.2 数据帧
帧间空间 数据帧 帧间空间
仲裁场 帧起始
控制场
பைடு நூலகம்数据场
CRC场
帧结束 ACK场

由7个不同的场组成。数据场长度可为0 CAN2.0B存在标准和扩展两种帧格式 为了设计简单，可以对标准格式执行部分扩展， 不一定要完全扩展 可以用整个标识符进行报文滤波，也可以把标识 符屏蔽一部分进行报文滤波
数据帧的标准格式和扩展格式

标准格式
仲裁场 SOF RTR 控制场 IDE 数据场
11位标识符
DLC

扩展格式
仲裁场 SRR RTR SOF IDE r1 11位标识符 18位标识符 控制场 r0 DLC 数据场
r0
数据帧的标准格式和扩展格式


帧起始（SOF）仅由一显位构成。所有站都必须同 步于首先发送的那个帧起始前沿 仲裁场（标准格式）由11位标识符ID28~ ID18、 远程发送请求位RTR组成，其中ID高七位不可全 为1（隐性）。 仲裁场（扩展格式）由29位标识符ID28~ ID0、 SRR位、IDE位、RTR位组成 SRR是隐性位，它用于替代标准格式的RTR位。 IDE=1（隐性）代表扩展格式。IDE位在扩展格式 中位于仲裁场而在标准格式中位于控制场。
5.1.1 CAN的发展概况

这些系统由多个电控单元相互连接而成，可分为 控制器、传感器、执行器等。同时各个系统之间 也互相连接，进行着越来越多的数据交换。这样 就需要使用大量的线束和插接器来实现互连，进 行它们之间的数据交换。随着汽车电子技术的不 断发展，这种需求的增长是惊人的（如图）。
5.1.1 CAN的发展概况
5.2.1 基本概念

位速率 在一个给定的CAN系统里，位速率是唯一 且固定的 远程数据请求 通过发送远程帧，需要数据的节点 可以请求另一节点发送相应数据帧 仲裁 当总线开放时任何单元均可开始发送报文， 运用非破坏性逐位仲裁规则解决潜在冲突：在标 识符（仲裁区）发送期间，每个发送器都监视总 线上当前的电平，并与它发送的电平进行比较， 如果相等则继续发送，如果发送一个隐性位（1） 而检测到的是一个显位（0），那么此节点失去仲 裁，立即停止后续位的发送。仲裁区值最小的竞 争者将赢得仲裁。
数据帧的标准格式和扩展格式
应答场为2位，包括应答间隙和应答界定符，不进 行位填充。 在应答间隙时间，发送器发隐位；所有正确接收 到有效报文的接收器发一个显位。 应答界定符为隐位(1)。 帧结束：由7个隐位组成，不进行位填充。 7.2.3.3 远程帧 需要数据的节点可以发送远程帧请求另一节点发 送相应数据帧 远程帧的RTR位是隐性的，它没有数据场，所以 数据长度码没有意义。
5.1.2 CAN的性能特点




有专门的国际标准ISO11898 。 任一节点可在任一时刻主动发送。 报文以标识符分为不同的优先级，可满足不同的 实时性要求。优先级最高的报文保证134us内得到 传输。 非破坏性总线仲裁技术，大大节省了总线冲突的 仲裁时间。 通过对报文滤波可实现点对点、一点对多点和全 局广播等多种传送方式。 速率最高可达1Mbps，最远可达10km 节点数可达110个，标识符几乎不受限制
帧结束或错 误界定符或 过载界定符
过载帧 过载标志 过载标志的重叠 过载界 定符
帧间空间 或过载帧

过载帧包括两个场：过载标志（6个显位及其叠加）和过 载界定符（8个隐位） 导致发送过载标志的条件：①接收器内部要求延迟下一个 数据帧或远程帧，②在间歇场第一或第二位检测到一个显 性位 过载标志的形式与主动错误标志一样 一个站发出过载标志，其他站都将检测到过载条件并发出 过载标志。 过载界定符的形式与错误界定符一样。过载标志发送后， 站就监视总线直到发现从显位到隐位的跳变，然后发送其 余7个隐性位。
5.2.1 基本概念——标识符的逐位仲裁
0
显性 隐性
Arbitration Lost 失去仲裁
1
Module 1 节点1
节点2 Module 2
线上可见 Bus Line
5.2.2 依据OSI模型的CAN的分层结构
逻辑链路子层LLC 接收滤波 超载通知 恢复管理 介质访问控制子层MAC 数据包装/解包 帧编码 介质访问管理 错误监测 出错标定 应答 串并转换 位编码/解码 位定时 同步 驱动器接收器特性 监控器
5.1.3 位数值表示和通信距离


“显性”位0和“隐性”位1 若总线上有两个以上驱动器同时分别发送“0”和 “1”，其结果是总线数值为显性“0” 。
VCAN-H
VCAN-L
隐性位
显性位
隐性位
CAN总线上两个节点间的最大距离
速率kbps 距离 m 1000 40 500 130 250 270 125 530 100 620
5.2.4 错误类型和界定
5种错误类型： (1) 位错误：发送器监视到总线位数值与发出的位数 值不同。仲裁场填充位和应答间隙发出隐位而检 测到显位则例外 (2)填充错误：应该使用位填充的地方出现第6个相同 位。 (3)CRC错误：计算结果与收到的CRC不同 (4)形式错误：固定形式的位场中出现非法位 (5)应答错误：在应答间隙，发送器未检测到显位
速率kbps 距离 m
50 1300
20 3300
10 6700
5 10000
5.2 CAN技术规范


1991年9月BOSCH公司发布了CAN技术规范2.0， 该技术规范包括A和B两部分。 2.0A给出了CAN报文的标准格式 2.0B给出了标准的和扩展的两种报文格式 1993年11月ISO正式将它颁布为：道路交通工具数据信息交换-高速通信控制器局域网标准 ISO11898。 2.0B完全兼容2.0A。所以我们介绍2.0B。