沙洋网站开发,网站建设方案免费,西安网站建设公司哪家好,网站框架图片一、CAN物理层 一个双节点CAN网络示意图如下#xff0c;两颗120Ω终端电阻并联呈现总线电阻60Ω。 A、B两个节点的CAN收发器#xff08;Transceiver#xff09;#xff0c;只负责电平转换。当总线静默时#xff0c;收发器内部的2.5V电源经15KΩ电阻把CAN-H和CAN-L都拉到2.… 一、CAN物理层 一个双节点CAN网络示意图如下两颗120Ω终端电阻并联呈现总线电阻60Ω。 A、B两个节点的CAN收发器Transceiver只负责电平转换。当总线静默时收发器内部的2.5V电源经15KΩ电阻把CAN-H和CAN-L都拉到2.5V总线这个状态称之为隐性。当节点A想要驱动总线的时候TX0它同时把内部的上下两个MOS管导通整个网络的电流流向节点A的5V电源经二极管、24Ω、两颗终端电阻并联、24Ω、二极管回到节点A的地总线这个状态称之为显性。CAN总线上的电压实际上就是终端电阻的分压。从节点B来看CAN-H就变成3.5VCAN-L变成1.5V拉出了总线 H - L 2V 的差分电压大于0.7V的判断阈值节点B就认为收到了一个显性RX0。 上图是TJA1050CAN收发器的Block DiagramCAN收发器的CANH和CANL信号采用差分电平具有很强的抗击共模噪声的能力。当两个晶体管都关断时CANH和CANL上电压相同都为 0.5VCCCANH CANL 2.5V此时为逻辑“1”隐性状态Recessive 而当两个晶体管都打开时CANH 和 CANL 上即存在一定的压差且压差与负载电阻值相关ISO 11898-2 要求此时 CANH 和 CANL 压差在 2V左右此时为逻辑“0”显性状态Dominant。 二、CAN数据链路层 CAN总线定义四种帧类型分别为数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。 (一)、CAN数据帧 CAN数据帧结构上由7个段组成帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC段、ACK段和帧结束其中根据仲裁段ID码长度的不同分为标准帧CAN2.0A和扩展帧CAN2.0B。 1、CAN帧的格式 标准格式的ID有11个位从ID28到ID18被依次发送禁止高7位都为隐性禁止设定ID1111111XXXX。扩展格式的 ID有29个位基本ID从ID28到ID18扩展ID由ID17到ID0 表示基本ID和标准格式的ID相同。 CAN数据帧各字段定义及长度分别为 SOF表示数据帧开始1 bitIdentifier标准格式11 bit扩展格式29 bit包括Base Identifier11 bit和Extended Identifier18 bit该区段标识数据帧的优先级数值越小优先级越高RTR远程传输请求位0时表示为数据帧1表示为远程帧也就是说RTR1时消息帧的Data Field为空1 bitIDE标识符扩展位0时表示为标准格式1表示为扩展格式1 bitDLC数据长度代码08表示数据长度为08 Byte4 bitData Field数据域MSB优先传输0~8 ByteCRC Sequence校验域校验算法G(x) x15 x14 x10 x8 x7 x4 x3 115 bitDEL校验域和应答域的隐性界定符DelimiterDEL1 bitACK应答ACK Slot确认数据是否正常接收所谓正常接收是指不含填充错误、格式错误、 CRC 错误。发送节点将此位为1接收节点正常接收数据后将此位置为01 bitDELACK界定符DelimiterDEL同样为隐性位用于隔开1 bitSRR替代远程请求位RTR在扩展格式中占位用必须为11 bitEOF连续7个隐性位1表示帧结束7 bitITM帧间空间Intermission (ITM)又称Interframe Space (IFS)连续3个隐性位但它不属于数据帧。帧间空间是用于将数据帧和远程帧与前面的帧分离开来的帧。数据帧和远程帧可通过插入帧间空间将本帧与前面的任何帧数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧分开。过载帧和错误帧前不能插入帧间空间。 2、报文接收过滤 CAN控制器大多具有根据ID过滤报文的功能即只接收某些ID的报文。节点对接收到的报文进行过滤比较消息ID与选择器Accepter中和接受过滤相关位是否相同。如果相同接收如果不相同则过滤。 消息在CAN总线上是广播式的但并不是所有节点都会接收总线上所有消息。节点通过控制器中过滤码Filter Code和掩码Mask Code再检验总线上消息的标识符29位来判断是否接收该消息Message Filtering。 对于掩码“1”表示该位与本节点相关“0”表示该位与本节点不相关。
No.过滤码掩码备注10x000010600x1FFFFFFF仅接收标识符为00001060的帧20x000010600x1FFFFFF0接收消息标识符为00001060到 0000106F的帧30x000010600x1FFFFFF8接收消息标识符为00001060到 00001067的帧40x000010600x00000000节点接收总线上所有消息 3、位填充 CAN总线使用到的是非归零编码NRZNRZ编码的优点是效率高但却不易区分哪里是bit开始哪里是bit结束。因此为确保在同步通信过程中有足够的电平跳变规范中应用到位填充机制即在每连续5个相同电平后插入 1个反相电平接收节点在收到消息后自动将填充位删除。在帧内除了CRC界定符、ACK域和EOF外其余部分均应用到位填充机制。在应用到位填充的域检测到连续 6个显性位或隐性位均视为报错。检测到错误后节点将发出主动错误标志。主动错误标志为连续6个显性位它是不符合位填充规则的因此检测到该电平的所有节点都会报错。 位填充意味着实际传输的数据帧长度可能更长下图示例位填充前后的数据帧的变化紫色位是位填充增加的位接收节点收到消息后会自动删除这些位。 如上图数据是0x01二进制0000 0001发送节点发到0000 0的时候发送节点会先插一个1再发后续的001成为0000 01001共9bit长度接收节点也会在第5bit的0之后预期一个无效的1解码时抠掉。如果数据是0000 0100第六位自带1发送节点发到00000的时候也会先插一个1再发后续的100成为0000 01100共9bit长度。 标准格式CAN波形图如下其中绿色的“1”为位填充。 4、仲裁机制 CAN-bus并没有规定节点的优先级而是通过标识符ID来进行优先级的仲裁。 CAN总线的信号电平具有线与特性即显性电平0总是会掩盖隐性电平1。如果不同节点同时发送显性和隐性电平总线上表现出显性电平0只有在总线上所有节点发送的都是隐性电平1时总线才表现为隐性。 CAN控制器在发送数据的同时会监测总线上的电平是否与发送数据对应的电平相同如果不相同则停止发送进入只听模式。 如果多个节点同时往总线上发送消息总线的使用权是通过消息帧标识符的逐位仲裁机制决定的在仲裁过程中消息是不会丢失的。这里的不会丢失的意思是指仲裁完成后获得总线控制权的消息内容没有被仲裁过程篡改将继续在总线上发送没有传输完的消息。 在CAN总线上标识符值越小消息的优先级越高。标识符全零的消息由于它将总线电平保持在显性的时间最长因此优先级最高。 5、ACK应答机制 ACK在发送节点发送时为隐性位。当一个接收节点接收的帧起始到CRC段之间的内容没有发生错误时它将在ACK段发送一个显性电平。发送节点根据此显性电平判断发送成功。下图绿色的CAN TX信号是接收节点在判断接收没有错误后发送的ACK应答显性电平。 (二)、CAN错误帧 CAN-bus错误类型 当出现以上任一种错误类型时发送或接收节点将发送错误帧。错误帧由错误标志 错误界定符组成。错误标识分为主动错误标识和被动错误标识。 发送节点发送了0或1的时候会回读确认总线是否和自己的发送相符比如在仲裁段抢优先级失败就会等下一帧再发如果发到了数据段按理说此时总线应该只有自己如果突然发现回读的0/1与自己发的不同比如受到了干扰发送节点就会输出“主动错误标志”——连续6bit显性0来主动抛弃后续报文同时让接收节点知道这一帧有误。 接收节点收到第6bit显性0的时候因违背逢五补一的位填充规则也会往总线上输出“主动错误标志”所以会在总线上看到连续12bit的显性0前6个来自发送节点后6个来自接收节点。 参考资料 一文读懂CAN系统架构和帧结构 - 知乎 升维打击用示波器排查CAN的各种错误帧 以上资料及图片部分来源于网络仅供个人学习用。如有侵权请联系删除。
