CAN总线协议原理特点(西安交通大学陶唐飞)解析.ppt

智能检测与仪器研究所 ?西安交通大学 陶唐飞 * CAN总线 ?西安交通大学 陶唐飞 * CAN 总 线 CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，可以归属于工业现场总线的范畴，通常称为CAN bus，即CAN总线，是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。 CAN 最初出现在汽车工业中，80年代由德国Bosch公司最先提出。最初动机是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线。 与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，它在汽车领域上的应用最为广泛，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、volkswagen (大众)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。 * 1993年CAN 成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519（低速应用）。 CAN的规范从CAN 1.0 规范(标准格式)发展为兼容CAN 1.2 规范的CAN2.0规范(CAN2.0A为标准格式，CAN2.0B为扩展格式)，目前应用的CAN器件大多符合CAN2.0规范。 由于CAN总线的特点，得到了Motorola，Intel，Philip，Siemence，NEC等公司的支持，它广泛应用在离散控制领域，其应用范围目前已不仅局限于汽车行业，已经在自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域中得到了广泛应用。 一、CAN 总 线 * 二、CAN的工作原理、特点 1．CAN 的工作原理 CAN总线标准包括物理层、数据链路层，其中链路层定义了不同的信息类型、总线访问的仲裁规则及故障检测与故障处理的方式。 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。 每组报文开头的11位字符为标识符(CAN2.0A)，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案。 当一个节点要向其它节点发送数据时，该节点的CPU 将要发送的数据和自己的标识符传送给本节点的CAN芯片，并处于准备状态；当它收到总线分配时，转为发送报文状态。 * CAN 芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出，这时，网上的其它节点处于接收状态。 每个处于接收状态的节点对接收到的报文进行检测，判断这些报文是否是发给自己的，以确定是否接收它。 由于CAN总线是一种面向内容的编址方案，因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。可以很容易地在CAN 总线中加进一些新节点而无需在硬件或软件上进行修改。 1．CAN 的工作原理 二、CAN的工作原理、特点 * 2． CAN总线特点 CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。 CAN总线特点如下： （1）多主机方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。 （2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。? （3）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。 * （4）?可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。 （5）直接通信距离最远可达6km（速率10Kbps以下）。 （6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长30m）。 （7）节点数实际可达110个。 （8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。 （9）每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，数据出错率极低。 （10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。 （11）节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。 * 三、CAN总线报文及结构 标准帧 11位标识符 扩展帧 29位标识符 帧类型 数据帧、远程帧、错误帧和过载帧 数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。总线上传输的大多是这个帧。 远程帧：由总线单元发出，请求发送具有同一识别符的数据帧。数据帧（或远程帧）通过帧间空间与其他各帧分开。 错误帧：任何单元一但检测到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