電子通信協(xié)議之CAN總線協(xié)議篇

來(lái)源： 網(wǎng)路素材

CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)分布式實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。

想到CAN就要想到德國(guó)的?Bosch公司，因?yàn)镃AN就是這個(gè)公司和Intel于80年代末開(kāi)發(fā)的。??

CAN有很多優(yōu)秀的特點(diǎn)，使得它能夠被廣泛的應(yīng)用。比如：傳輸速度最高到1Mbps，通信距離最遠(yuǎn)到10km，無(wú)損位仲裁機(jī)制，多主結(jié)構(gòu)。??

近些年來(lái)，CAN控制器價(jià)格越來(lái)越低，很多MCU也集成了CAN控制器?，F(xiàn)在每一輛汽車(chē)上都裝有CAN總線。

一個(gè)典型的CAN應(yīng)用場(chǎng)景：

圖1. 一個(gè)典型的CAN應(yīng)用場(chǎng)景

CAN總線標(biāo)準(zhǔn)?只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，需要用戶(hù)自定義應(yīng)用層。不同的CAN標(biāo)準(zhǔn)僅物理層不同。

圖2. CAN總線標(biāo)準(zhǔn)

圖3. CAN收發(fā)器的邏輯電平和物理信號(hào)轉(zhuǎn)換??

圖4-2. ISO11519-2低速CAN電平

圖5. CAN標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)

*雙絞線共模消除干擾，是因?yàn)殡娖酵瑫r(shí)變化，電壓差不變。

圖6. CAN的三種接口器件

圖7. 通過(guò)切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸出高低電平??

多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，只要有一個(gè)為低電平，總線就為低電平，只有所有節(jié)點(diǎn)輸出高電平時(shí)，才為高電平。所謂"線與"?？赏ㄟ^(guò)切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸出高低電平，如圖7所示。??

CAN總線有5個(gè)連續(xù)相同位后，就插入一個(gè)相反位，產(chǎn)生跳變沿，用于同步。從而消除累積誤差。??

和485、232一樣， CAN的傳輸速度與距離成反比，如圖8所示。

圖8. CAN的傳輸速度與距離成反比??

CAN總線的 終端電阻的接法如下圖9所示：

圖9. 低速/高速?CAN-bus終端電阻接法

增加終端電阻的目的是為了增強(qiáng)CAN通訊的可靠性，消除CAN總線終端信號(hào)反射干擾。

（注: 一般如果CAN總線使用的是在雙絞線上運(yùn)行，這時(shí)我們會(huì)增加120Ω的電阻。?為什么是120Ω，因?yàn)殡娎|的特性阻抗為120Ω，為了模擬無(wú)限遠(yuǎn)的傳輸線。）

CAN總線傳輸?shù)氖荂AN幀，CAN的通信幀分成五種，分別為?數(shù)據(jù)幀、?遠(yuǎn)程幀、?錯(cuò)誤幀、?過(guò)載幀和?幀間隔。

數(shù)據(jù)幀用來(lái)節(jié)點(diǎn)之間收發(fā)數(shù)據(jù)，是使用最多的幀類(lèi)型；?、

遠(yuǎn)程幀用來(lái)接收節(jié)點(diǎn)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)；?

錯(cuò)誤幀是某節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)幀錯(cuò)誤時(shí)用來(lái)向其他節(jié)點(diǎn)通知的幀；?

過(guò)載幀是接收節(jié)點(diǎn)用來(lái)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)告知自身接收能力的幀；?

幀間隔是用于將數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀與前面幀隔離的幀。

CAN的報(bào)文格式

在總線中傳送的報(bào)文，每幀由7部分組成。CAN協(xié)議支持兩種報(bào)文格式，其唯一的不同是?標(biāo)識(shí)符（ID）長(zhǎng)度不同，?標(biāo)準(zhǔn)格式為11位，擴(kuò)展格式為29位。

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