《CAN应用程序设计》课件.pptVIP

**********************CAN应用程序设计探讨设计基于CAN总线的嵌入式应用系统的技术要点和实践方法。从通信原理、硬件结构到软件编程,全面掌握CAN总线技术。CAN总线简介基础概述CAN总线是一种广泛应用于工业控制、汽车电子等领域的串行通信总线标准。它以高可靠性、实时性和低成本等特点而广受欢迎。工作原理CAN总线采用多主机方式,不同节点设备通过共享总线进行数据交换。它利用广播通信和消息优先级仲裁机制来确保通信的实时性和可靠性。应用场景CAN总线广泛应用于工业自动化、医疗设备、机器人控制等领域,以及汽车电子系统的传感器和执行器网络。特点优势CAN总线具有抗干扰能力强、通信延迟低、传输距离远等特点,满足了实时控制系统的苛刻需求。CAN总线的特点高速传输CAN总线具有传输速率高、实时性强的特点,最高可达1Mbps。健壮可靠CAN总线采用先进的错误检测和处理机制,确保通信的高可靠性。多主机通信CAN总线采用分布式多主机总线结构,支持多个节点同时通信。成本低廉CAN控制器芯片价格便宜,电缆和接口电路也廉价易得。CAN帧格式CAN帧格式定义了CAN总线上数据帧的结构。CAN帧包含标识符、数据长度、数据域和校验等关键域。标识符用于确定帧的优先级,数据长度可达8字节,校验位则用于检测传输错误。CAN帧在总线上以高速低延迟的方式传输,确保关键数据及时送达。CAN仲裁机制信息优先级CAN总线采用基于标识符的仲裁机制,标识符越小代表信息优先级越高。同步竞争当多个节点同时发送数据时,通过逐位比较标识符,确定优先级最高的节点继续发送。非摧毁性仲裁比特值0优先级高于1,仲裁过程不会损坏任何节点发送的数据帧。CAN错误处理机制1错误检测CAN总线通过各种编码错误、填充错误、确认错误等机制来检测通信过程中可能出现的各种错误。2错误信号当检测到错误时,CAN节点会立即生成错误信号通知其他节点,以暂停当前通信并重新仲裁。3错误计数器每个CAN节点都有两个错误计数器,用于记录发送错误和接收错误的次数,当超出阈值时进入不同的错误状态。CAN通信协议层次物理层定义CAN总线的电气特性和物理连接规范,包括电缆类型、阻抗匹配、收发器等。数据链路层负责CAN帧的封装、访问仲裁、差错检测和处理等功能。确保可靠的数据传输。应用层定义上层应用程序与CAN总线之间的接口,包括CANOpen、DeviceNet等标准协议。应用层协议1灵活性和可扩展性应用层协议为开发者提供了灵活的接口和可扩展的功能,满足不同应用场景的需求。2常见协议标准CANopen、J1939、DeviceNet等应用层协议广泛应用于工业自动化、汽车电子等领域。3访问对象数据应用层协议定义了访问和控制CAN设备内部对象数据的标准方式。4通信服务支持应用层协议提供了丰富的通信服务,包括周期性数据传输、事件驱动数据传输等。CANOpen协议概述开放式标准CANOpen是一种基于CAN总线的开放式标准,为各种自动化应用提供了统一的通信协议。主从结构CANOpen采用主从结构,其中主设备控制通信并管理网络,从设备按照主设备的指令进行数据交换。功能丰富CANOpen提供了完整的功能层次,包括网络管理、实时数据传输、参数配置等,满足各种自动化应用需求。CANOpen对象字典CANOpen对象字典是描述CAN设备功能和数据的通用数据库。它包含设备配置参数、测量值、操作模式等各种对象。每个对象都有一个索引号和子索引号标识。通过对象字典，不同厂商的设备可以实现标准化通信和配置。对象字典中的每个对象都有对应的数据类型、访问属性和功能描述。设备制造商根据自身产品特点来定义对象字典内容。通过标准化的对象字典，不同厂商的设备能够无缝集成到同一个CANOpen网络中。CANOpen服务1消息对象服务包括用于周期性数据传输的PDO和用于事件驱动数据的SDO。2管理服务提供日志记录、状态报告、网络管理等功能。3特殊功能服务包括紧急消息、同步消息和时间戳等特殊用途传输。4应用层服务支持设备配置、参数设置和诊断等高级功能。CANOpen通信模型1SDO点对点通信服务2PDO实时数据快速传输3SYNC同步消息广播4EMCY紧急事件通知CANOpen协议定义了多种通信模型来满足不同场景需求。SDO提供可靠的点对点通信服务,PDO实现低延迟的实时数据传输,SYNC用于网络同步,EMCY则用于紧急事件通知。这些通信模型共同构成了CANOpen通信协议的核心。CANOpen网络管理统一网络管理CANOpe