《CAN控制区域网》课件.pptVIP

**********************CAN控制区域网CAN（ControllerAreaNetwork）是一种面向工业控制领域的专用现场总线技术标准。它具有高可靠性、高抗干扰性和高实时性等特点，广泛应用于汽车电子、工业自动化等领域。CAN总线的历史发展11986年Bosch公司开发了CAN(ControllerAreaNetwork)总线协议,旨在解决汽车电子系统复杂布线的问题。21993年CAN总线规范正式发布,并在汽车行业得到广泛应用,极大地提高了车载电子系统的可靠性和可维护性。32000年代随着工业自动化和物联网的发展,CAN总线逐步应用于工业控制、医疗设备、楼宇自控等领域,成为嵌入式系统的主流通信总线之一。CAN总线的基本原理分层结构CAN总线遵循OSI模型,分为物理层、数据链路层和应用层,各层之间相互独立但又密切相关。帧格式CAN协议定义了一种特殊的帧格式,包括报文ID、控制域、数据域等,用于数据传输。仲裁机制CAN采用基于优先级的非破坏性总线仲裁机制,确保高优先级报文优先获取总线。CAN帧的结构及其组成CAN总线帧由以下几个部分组成:帧开始位、识别符(ID)、控制域、数据域、校验和以及帧结束位。每个部分都有特定的功能和格式要求,共同构成了CAN总线通信的基本单元。帧的结构和组成决定了CAN总线的通信机制,确保了数据的可靠传输和实时性。理解CAN帧的结构对于深入理解和应用CAN总线技术非常重要。CAN仲裁机制公平竞争CAN总线使用竞争性访问的方式,所有节点都可以随时发送消息,无需事先申请使用总线。在出现消息冲突时,CAN协议内置了一种仲裁机制来决定谁可以获得发送权。优先级仲裁每个CAN帧都包含有优先级位,优先级越高的消息在发送过程中越容易获胜。这样可以确保重要消息能优先得到及时传输。防止丢失在仲裁过程中,为了防止消息丢失,比特位值为0的消息会覆盖比特位值为1的消息。这种有限量握手的机制保证了关键消息的完整性。无需中央仲裁器CAN协议的仲裁机制是分布式的,没有集中式的仲裁控制器,这提高了系统的可靠性和灵活性。每个节点都能独立决定自己的发送优先级。CAN节点的状态机1错误被动模式节点持续监听总线,但不发送错误帧2错误主动模式检测到错误后主动发送错误帧3暂停发送模式暂时停止发送,进入监听状态4重置模式节点重启,等待总线空闲后发送CAN节点的状态机描述了节点在总线上的不同工作状态。通过这些状态的切换,CAN总线能够快速检测并纠正错误,确保数据传输的可靠性和实时性。这些状态机制是CAN总线鲁棒性和高性能的重要保证。CAN总线收发器CAN总线控制器需要与物理层之间进行数据的接收和发送,这就需要使用CAN总线收发器(CANTransceiver)。CAN收发器是连接CAN控制器与CAN总线物理层之间的关键电子器件,负责实现差分信号的收发和电平转换等功能。常见的CAN收发器有ISO11898-2和ISO11898-5两种标准,支持高速和低功耗两种工作模式,可根据应用场景的需求进行选择。CAN传输速率CAN总线具有灵活的传输速率,可以根据不同应用场景进行配置。通常最高传输速率为1Mbit/s,但随着距离的增加,速率会降低。在实际应用中需要根据具体需求选择合适的传输速率。CAN总线错误检测错误检测CAN总线具有强大的错误检测和纠正机制,可以快速发现并隔离故障节点,确保系统稳定性。错误帧当检测到错误时,节点会立即发送错误帧,并进入错误被动状态,防止错误扩散。错误计数器每个节点都有两个错误计数器,监控发送和接收错误,一旦达到阈值就进入总线关闭状态。错误处理CAN总线有严格的错误处理机制,包括错误检测、隔离、修复等,确保总线畅通运行。CAN总线节点接口节点功能CAN总线节点接口负责将应用层的数据传输到CAN控制器芯片,并从CAN控制器收集数据,提供给上层应用程序。协议栈结构CAN节点接口位于CAN协议栈的最上层,负责与应用程序的交互,实现灵活的CAN总线数据收发。软硬件接口CAN节点接口需要提供统一的软件API,以便应用程序可以方便地访问CAN总线硬件。CAN控制器芯片1集成设计CAN控制器芯片集成了CAN收发器、总线收发器及CAN协议控制逻辑等关键模块，简化了CAN总线系统的设计。2多种标准支持主流CAN控制器芯片支持CAN2.0A/B和ISO11898标准，确保与多种CAN设备的兼容性。3高度集成先进的CAN控制器芯片集成了多个CAN控制器通道，满足单片机、DSP等核心处理器的多路CAN接口需求。4低功耗设计针对嵌入式系