CAN总线及其应用教案分析.ppt

CAN总线及其应用 CAN基本知识  CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。CAN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，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km时，CAN 仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。 由于CAN总线具有很高的实时性能，因此，CAN已经在汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛的应用。 一个由CAN 总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用Philips P82C250作为CAN收发器时，同一网络中允许挂接110个节点。CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。 CAN 有哪些特性？  CAN具有十分优越的特点，这些特性包括： ?? 低成本 ?? 极高的总线利用率 ?? 很远的数据传输距离(长达10Km) ?? 高速的数据传输速率（高达1Mbit/s） ?? 可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文 ?? 可靠的错误处理和检错机制 ?? 发送的信息遭到破坏后，可自动重发 ?? 节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能 ?? 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 报文传输由以下4 个不同的帧类型所表示和控制： - 数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。 - 远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识别符的数据帧。 - 错误帧：任何单元检测到一总线错误就发出错误帧。 - 过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。 什么是标准格式CAN和扩展格式CAN?  标准CAN的标志符长度是11位，而扩展格式CAN的标志符长度可达29位。CAN 协议的2.0A版本规定CAN控制器必须有一个11位的标志符。同时，在2.0B版本中规定，CAN控制器的标志符长度可以是11位或29位。遵循CAN2.0B协议的CAN控制器可以发送和接收11位标识符的标准格式报文或29位标识符的扩展格式报文。如果禁止CAN2.0B,则CAN 控制器只能发送和接收11位标识符的标准格式报文，而忽略扩展格式的报文结构，但不会出现错误。 CAN 2.0B协议帧格式  什么是CSMA/CD ?  CSMA/CD是“载波侦听多路访问/冲突检测”（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect）的缩写。 利用CSMA访问总线，可对总线上信号进行检测，只有当总线处于空闲状态时，才允许发送。利用这种方法，可以允许多个节点挂接到同一网络上。当检测到一个冲突位时，所有节点重新回到‘监听’总线状态，直到该冲突时间过后，才开始发送。在总线超载的情况下，这种技术可能会造成发送信号经过许多延迟。为了避免发送时延，可利用CSMA/CD方式访问总线。当总线上有两个节点同时进行发送时，必须通过“无损的逐位仲裁”方法来使有最高优先权的的报文优先发送。在CAN总线上发送的每一条报文都具有唯一的一个11位或29位数字的ID。CAN总线状态取决于二进制数‘0’而不是‘1’，所以ID号越小，则该报文拥有越高的优先权。因此一个为全‘0’标志符的报文具有总线上的最高级优先权。可用另外的方法来解释：在消息冲突的位置，第一个节点发送0而另外的节点发送1，那么发送0的节点将取得总线的控制权，并且能够成功的发送出它的信息。 CAN控制器SJA1000 SJA1000 独立的CAN 控制器有2 个不同的操作模式 ? BasicCAN 模式和PCA82C200 兼容 ? PeliCAN 模式 BasicCAN 模式是上电后默认的操作模式. PeliCAN 模式是新的操作模式它能够处理所有CAN2.0B 规范的帧类型而且它还提供一些增强功能使SJA1000 能应用于更宽的领域 SJA1000 的主要新功能： 标准帧和扩展帧信息的接收和传送 接收FIFO 64 字节 在标准和扩展格式中都有单/双验收滤波器（含屏蔽和代码寄存器） 读/写访问的错误计数器 可编程的错误限制报警 最近一次的误码寄存器 对每一个CAN 总线错误的错误中断 仲裁丢失中断以及详细的位位