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1、CAN-bus 2.0A/B规范,Version 1.00版 2004年7月,CAN-bus简介,控制器局域网CAN（Controller Area Network），最初是由德国Bosch公司设计的，应用于汽车的监测和控制。 作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN-bus逐步被广泛应用到各种控制领域。 1991年9月，Philips制定并发布CAN技术规范：CAN 2.0 A/B。1993年11月，ISO组织正式颁布CAN国际标准 ISO11898。 CAN-bus是唯一成为国际标准的现场总线，也是国际上应用最广泛的现场总线之一。,CAN-bus主要特性
2、,多主结构依据优先权进行总线访问 无破坏性的基于优先权的逐位仲裁 借助验收滤波器的多地址帧传递 远程数据请求 全系统数据相容性 错误检测和出错信令 很远的数据传输距离（长达10Km） 高速的数据传输速率（高达1M bit/s） 高度实时性：每帧报文允许传输最高8个字节的数据 发送期间丢失仲裁或出错而遭到破坏的帧可自动重发 暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离 脱离总线的节点不影响总线的正常工作,CAN-bus 规范,CAN-bus 规范（ Version 2.0 ） CAN2.0A ：CAN标准报文格式 CAN2.0B ：CAN标准报文格式和扩展报文格式 CAN-bus 技术规
3、范技术规范的目的 定义数据链路层 定义CAN协议在周围各层中所发挥的作用,ISO/OSI参考模型,帧格式,二种不同的CAN帧 CAN规范2.0B中引入第二种报文格式 标准帧和扩展帧 具有11位标识符的CAN帧称为：标准帧 具有29位标识符的CAN帧称为：扩展帧,帧类型,数据帧 从发送节点向其它节点发送数据 远程帧 向其它节点请求发送具有同一识别符的数据帧 错误帧 指明已检测到总线错误 过载帧 过载帧用以在数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时,数据帧,数据帧组成 帧起始（Stsrt of Frame） 仲裁场（Arbitration Frame） 控制场（Control Frame） 数据场（
4、Data Frame） CRC场（CRC Frame） 应答场（ACK Frame） 帧结尾（End of Frame） 数据场的长度可以为0,数据帧结构,扩展帧格式,标准帧格式：具有11位标识符 扩展帧格式：具有29位标识符 两种帧格式的区别通过“控制场”（Control Field ）中的“识别符扩展”位（IDE bit）来实现 两种帧格式可出现在同一总线上,扩展数据帧结构,远程帧,也有二种, 标准(远程帧)和扩展(远程帧) 除了没有数据域及RTR位是空闲以外, 与数据帧完全一样,错误帧,错误帧 当节点检测到一个或多个由CAN标准所定义的错误时, 就产生一个错误帧,过载帧,过载帧 过载帧用
5、以在先行和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时,总线仲裁（Bus Arbitration）,总线上“显性”电平支配“隐性”电平； 逻辑“0” =“显性” 电平； 逻辑“1” =“隐性”电平 总线空闲时，任何节点可以开始发送报文； 总线上每条报文都具有唯一的一个11位或29位标识符； 报文标识符的值越小，报文具有越高的优先权； 多个节点同时发送时，总线在“仲裁场”进行“逐位仲裁” ； 传送高优先级报文的节点赢得仲裁，并继续传输报文； 失去仲裁的节点在总线空闲时重新传送。,总线仲裁示意图,位流编码（Bit Coding）,报文位流编码采用“不归零”（NRZ）方法编码 在完整的位时间里，位电
6、平要么为“显性”，要么为“隐性”； 有足够的跳边沿利于总线各节点重新同步； 要求采取“位填充”（Bit Stuffing）。,位填充（Bit Stuffing）,当发送器检测到位流里有5个连续相同值的位，便会自动在位流里插入一补充位，接收器会删除这个补充位。 最多经过5个位时间，各节点可以重新同步； 能够通过总线上的错误标志（Error Flag 6个连续相同的位）反映发送错误。 在固定的位场中不使用位填充,位填充（Bit Stuffing）示意,错误类型,位错误（Bit Error）：发送的位值和总线监视的位值不相符合时，检测到一个位错误； 填充错误（Stuff Error）：如果在使用位填
7、充编码的位流中，出现了第六个连续相同的位电平，将检测到一个位填充错误； 形式错误 （Frame Error）：当一个固定形式的位场含有一个或多个非法位时，将检测到一个形式错误； 应答错误 （Acknowledgment Error ）：在应答间隙（ACK SLOT）所监视的位不为“显性”，则会检测到一个应答错误； CRC 错误（CRC Error）：如果接收器的CRC结果和发送器的CRC结果不同，将检测到一个CRC错误。,错误检测机制,进行检测错误，采取以下措施： 监视（对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较） 循环冗余检查 位填充 报文格式检查,错误检测机制,错误检测的机制具有以下的属性：
8、 检测到所有的全局错误 检测到发送器所有的局部错误 可以检测到报文里多达5 个任意分布的错误 检测到报文里长度低于15（位）的突发性错误 检测到报文里任一奇数个的错误 对于没有被检测到的错误报文，其剩余的错误可能性概率低于：报文错误率 4.7 * 10-11,故障界定,故障界定 错误主动：“错误主动”的单元可以正常地参与总线通讯并在错误被检测到时发出主动错误标志。 错误被动：“错误被动”的单元不允许发送主动错误标志。“错误被动”的单元参与总线通讯，在错误被检测到时只发出被动错误标志。 总线关闭：“总线关闭”的单元不允许在总线上有任何的影响,故障界定,总线单元使用两种错误计数进行故障界定 发送错
9、误计数 接收错误计数 错误计数规则 当接收器检测到一个错误，接收错误计数就加1 当错误标志发送以后，接收器检测到的第一个位为“显性”时，接收错误计数值加8 当发送器发送一错误标志时，发送错误计数器值加8,振荡器容差,由于给定的最大的振荡器容差为1.58%，因此凭经验可将陶瓷谐振器使用在传输率高达125 kbit/s的应用里。 有关更多准确的评估，请参考： Dais, S; Chapman, M; “Impact of Bit Representation on Transport Capacity and Clock Accuracy in Serial Data Streams”,SAE T
10、echnical Paper Series 890532, Multiplexing in Automobiles SP-773 March 1989 为了满足CAN协议的整个总线速度范围，需要使用晶振。 具有最高振荡准确度要求的芯片，决定了其他节点的振荡准确度。,位定时,采样点的选取 至少应在传播延迟时间后采样 需要在采样点的两边引入附加的同步缓冲 可配置的位时间段,同步,在数据流中不包含时钟 接收者在空闲时与发送者同步 同步位流，包括在报文起始的硬同步和在报文传送期间的重同步；,位流同步示意图,由协议控制器完成通过硬同步或重同步来适配位定时,Reference,周立功CAN-bus首页 CAN-bus技术讨论园地： CAN-bus服务邮箱： ,谢谢！,31,