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1、第3章 CAN总线,3.1 CAN的基本知识 3.2 CAN技术规范的基本内容 3.3 CAN应用系统,3.1 CAN的基本知识,控制器局域网（Controller Area Network，CAN）是一个支持分布式实时控制的串行通信网络。 20世纪80年代，BOSCH公司提出了最初用于汽车电子装置互联的控制器局域网CAN串行通信总线系统。 CAN被汽车行业和控制领域广泛应用，已经成为ISO和SAE标准。 CAN有CAN1.0、CAN1.2、CAN2.0A和 CAN2.0B等版本。,3.1.1 控制器局域网（CAN）,CAN2.0A及以下版本使用标准格式信息帧（11位标识符）， CAN2.0B
2、使用扩展格式（29位标识符）。 CAN2.0A及以下的版本接收到扩展格式信息时认为出现错误。 CAN2.0B又分为“被动” CAN2.0B和“主动”CAN2.0B；“被动” CAN2.0B能够处理标准格式信息，接收时忽略扩展格式的信息帧，但并不认为是错误；“主动” CAN2.0B能够接收发送标准格式信息和扩展格式信息。,3.1.2 CAN的一些基本概念,1. CAN2.0的体系结构及其作用,2. CAN协议的特点,（1）信息：CAN总线上的信息以一定的格式发送，当总线空闲时，任何一个网上节点都可开始发送信息。 （2）信息的路由：CAN网络中，节点不使用任何站点地址信息，由接收节点根据信息的特征
3、判断是否接收这帧信息。因此，CAN网络具有基于这个传输方式的特点。,（3）标识符：要传送的信息有特征标识符（Identifier，是数据帧的一个域），它给出的不是目标节点地址，而是这个信息（数据帧）的特征。信息以广播方式向网上发送，所有节点可以接收。节点接收到一帧信息后，通过标识域判定是否接受这帧信息的数据。 （4）数据一致性：由于通过标识域识别数据，所以网络上同时可以有任意多个节点接收应用传送的数据。配合错误处理和再同步功能，这也保证了系统数据的一致性。,（5）信息传输率：不同的CAN系统可以有不同的数据传输率，同一网络上的节点传输速度必须是兼容的。 （6）优先级：由发送数据的标识域判定数据
4、占用总线的优先权级别。启动发送后，先发送标识符，由标识符决定信息优先权，标识符小优先权高 （7）远程数据请求：一个节点通过向网络上发送一个远程帧请求需要的数据；能提供数据的节点接收到远程帧后发送远程帧请求的数据，返回的数据帧与远程帧拥有相同的标识域。,（8）仲裁：当总线空闲时，任何节点都可以发送信息。出现竞争时，具有最高优先权的信息获得总线的使用权。 （9）仲裁过程：发送时，节点不断监听总线状态，判别是否与发送的位一致，如果一致，继续发送；否则（发送“隐性”位，总线为“显性”）丢失仲裁，从下一位开始停止发送。,（10）错误检测与可靠性：为了保证可靠性，CAN采用了发送监听的位错误检测、帧数据的
5、CRC校验、位填充技术（每5位相同极性的连续位，插入一个补位）、帧格式检验等故障检测方法。这些措施使CAN具有识别全局错误、发送端的局部错误、一帧信息中5个以内的随机错误、一帧信息中15个以内的突发性错误以及一帧中任何个奇数错误的能力，使 CAN错误漏报率很小。,（11）错误信令与恢复时间：当节点检测出错误时，错误信息被标记并向网上发送，发送过程自动中止并重发。如果没有新的错误，从检出错误到开始重发的最大延时为29个位时段。 （12）故障界定（Confinement）：CAN节点能区分瞬时扰动引发的故障与永久性故障。坏节点将被关闭。 （13）CAN网络节点数量：理论上CAN网络上的节点没有数量
6、限制，而实际应用中受限于总线上的信号传输延时和电气负载能力。,（14）同步：CAN节点间采用单串行线连接，数据和同步信号都由这个通道承担。信息发送时有起始同步信号，传输过程中接收节点进行再同步。 （15）总线状态：总线有“显性”和“隐性”两个状态。总线上有一个或多个节点发送“显性”位时，总线处于“显性”状态。例如，采用线与逻辑，“显性”状态为逻辑“0”电平，“隐性”状态为逻辑“l”电平。但CAN协议并没有具体定义这两种状态的实现规范。,（16）应答：所有接收节点对正确接收的信息给出应答，对不一致的信息进行标记。 （17）休眠态与唤醒：为了降低功耗，CAN设备可以被置于休眠状态，这时它没有任何内
7、部活动并与总线驱动断开。休眠态的设备可以被内部或总线事件唤醒。一旦被唤醒，内部功能启动，传输层要直到与总线同步（检测到11个连续的隐性位）后才参与总线活动。,（18）发送端与接收端：当一个节点启动一个信息的发送过程，它称为发送端，这个状态直到总线空闲或这个节点丧失仲裁为止；当一个节点不是发送端，而且总线不是空闲状态，则为接收端。 （19）信息有效性：对于发送端，如果直到发送完一帧数据的终止域都没有出错，这帧数据就是有效的；对于接收端，在一帧数据最后一位之前没有错误，则认为这帧数据有效。,（20）位流编码：一个帧中，起始域、仲裁域、控制域、数据域和CRC域的二进制位流通过位填充方式编码，每当发送端检测到连续的5个相同位时，自动插入一个补位；而一帧中其他的域不使用填充位，故障帧和超载帧也不使用填充位。二进制位采用非归零（NRZ）编码，所以位电平不是“显性”就是“隐性”。,