现在的轿车现已不再仅仅是一种暮气沉沉的交通工具了。计算机的创造，也让轿车有了一个功用的心。跟中嵌入式的计算机中心应用到轿车傍边。那么怎么规范这个中心的作业呢？这就需求CAN总线协议来帮助了。现在让我们来了解一下这方面的常识吧。
1,CAN总线协议根本概念:
(1),报文:总线上的信息以不同格局的报文发送,但长度有限。当总线敞开时,任何衔接的单元均可开端发送一个新报文。
(2),信息路由:在CAN体系中,一个CAN节点不运用有关体系结构的任何信息,这儿包含一些重要的概念:体系灵敏性——节点能够在不要求一切节点及其应用层改动任何软件或硬件的情况下,被接于CAN网络。报文通讯——一个报文的内容由其标明符ID命名,ID并不指出报文的意图,但描绘数据的意义,以便网络中的一切节点有或许凭借报文滤波决议该数据是否使它们激活。成组——因为选用了报文滤波,一切节点均可承受报文,并一起被相同的报文激活。数据相容性——在CAN网络中,能够确保报文一起被一切的节点或许没有节点承受,因而,体系的数据相容性是凭借于成组和犯错处理到达的。
(3),位速率:CAN的数据传输率在不同的体系中是不同的,而在一个体系中是固定的速率。
(4),优先权:在总线拜访期间,标明符界说了一个报文静态的优先权。
(5),长途数据恳求:经过发送一个长途帧,需求数据的节点能够恳求另一个节点发送相应的数据帧,该数据帧与对应的长途帧以相同的标明符ID命名。
(6),多主站:当总线敞开时,任何单元均能够开端发送报文,发送具有最高优先权报文的单元会赢得总线的拜访权。
(7),裁定:当总线敞开时,任何单元均能够开端发送报文,若一起有两个或许更多的单元开端发送,总线拜访抵触运用逐位裁定规矩,凭借标明符ID处理,这种裁定规矩能够使信息和时刻均无丢失,若具有相同标明符的一个数据帧和一个长途帧一起发送,数据帧优先于长途帧,裁定期间,每个发送器都对发送位电平与总线上检测到的电平进行比较,若相同则该单元能够持续发送,当发送一个隐性电平,而在总线上检测为显性电平常,该单元退出裁定,并不再传送后继位了。
(8),安全性:CAN总线协议为了取得尽或许高的数据传输安全性,在每个CAN节点中均设有过错检测,标定和自检的强有力办法。检测办法包含:发送自检,循环冗余校验,位填充,和报文格局查看。
(9),犯错标明和康复时刻:已损坏的报文由查验犯错的节点进行标明。这样的报文将失效,并主动进行重发送。假如不存在新的过错,从检犯过错到下一个报文开端发送的康复实践最多为29个位时刻。
(10),毛病界定:CAN节点又才能辨认永久性的毛病和暂时扰动,可主动封闭毛病节点。
(11),衔接:CAN串行通讯链路是一条许多单元均可被衔接的总线,理论上单元数目是无限的,实际上,单元总数受限于推迟时刻和总线的电器负载。
(12),应对:一切接纳器均对接纳报文的相容性进行查看,答复一个相容的报文,并标明一个不相容的报文。
2,CAN的特色:归于串行通讯网络
(1),通讯方法灵敏。多主从方法作业,网络上任何节点均能够在任何时刻主动的向其他节点发送信息,不分主从。无需站地址等节点信息。能够构成多机备份体系。
(2),CAN网络上的节点信息分红不同的优先级,能够满意不同的实时要求。
(3),CAN采纳非破坏性的总线裁定技能,多个节点一起发送信息时,优先级低的节点会主动退出发送。
(4),CAN只需经过报文滤波就能够完结点对点,1点对多点及大局播送等几种方法传送接纳,无需调度。
(5),CAN的直接通讯距离最远可达10KM(5Kb/s),通讯速率最高可达1Mb/s(40M)。
(6),CAN上的节点数现在可达110个;报文标明符可达2032种(CAN2.0A ),而CAN2.0B报文标明符几乎不受约束。
(7),CAN通讯选用短帧格局,传输时刻短,抗搅扰强,极好的验错作用,每帧最多8B足以满意操控要求,不会占用过长总线时刻,实时性强。
(8),CAN每帧都有CRC校验及其他验错办法。
(9),接口中集成了CAN总线协议的物理层和数据链路层。
(10),CAN的通讯介质可为双绞线或同轴电缆,光纤。
(11),CAN节点在过错严峻情况下具有主动封闭输出功用。
3,CAN总线协议根本规矩:
(1),总线拜访:选用载波监听多路拜访,CAN操控器之恩能够在总线闲暇时,便是节点侦听到网络上至少存在3个闲暇位(隐性位)时开端发送,选用硬同步,一切的操控器同步都为与帧的开端的前沿。过了必守时刻,并在必定条件后,重同步。
(2),裁定:各节点向总线发电平常,也对总线上电平进行读取,并于自身发送的电平进行比较,相同则发下一位,直至悉数发完。不同则阐明网络上有更高优先级的信息帧正在发送,即中止发送,退出竞赛。
(3),编码/解码:帧开端域,裁定域,操控域,数据域和CRC序列均运用位填充技能进行编码,便是5个接连的同状况电平刺进一位与它相补的电平,复原时每5个同状况的电平后的相补电平被删去。
(4),犯错标明:当检测到位过错,填充过错,方法过错或应对过错时,检测犯错条件的CAN操控器将发送一个犯错标志。
(5),超载标明,一些操控器会发送一个或多个超载帧以推迟下一个数据帧或长途帧的发送。
相关安排
依据世界规范化安排／敞开体系互连(International Standardi-zation Organization／Open SystemInterconnection，ISO／OSI)参阅模型，CAN的ISO／OSI参阅模型的层结构如图7-6所示。
概念和特征
下面临CAN协议的媒体拜访操控子层的一些概念和特征做如下阐明：
(1)报文(Message)总线上的报文以不同报文格局发送，但长度受到约束。当总线闲暇时，任何一个网络上的节点都能够发送报文。
(2)信息路由(Information Routing)在CAN中，节点不运用任何关于体系配置的报文，比方站地址，由接纳节点依据报文自身特征判别是否接纳这帧信息。因而体系扩展时，不必对应用层以及任何节点的软件和硬件作改动，能够直接在CAN中添加节点。
(3)标识符(Identifier)要传送的报文有特征标识符(是数据帧和长途帧的一个域)，它给出的不是方针节点地址，而是这个报文自身的特征。信息以播送方法在网络上发送，一切节点都能够接纳到。节点经过标识符断定是否接纳这帧信息。
(4)数据一致性应确保报文在CAN里一起被一切节点接纳或一起不接纳，这是合作过错处理和再同步功用完结的。
(5)位传输速率不同的CAN体系速度不同，但在一个给定的体系里，位传输速率是仅有的，并且是固定的。
(6)优先权 由发送数据的报文中的标识符决议报文占用总线的优先权。标识符越小，优先权越高。
(7)长途数据恳求(Remote Data Request)经过发送长途帧，需求数据的节点恳求另一节点发送相应的数据。回应节点传送的数据帧与恳求数据的长途帧由相同的标识符命名。
(8)裁定(Arbitration)只需总线闲暇，任何节点都能够向总线发送报文。假如有两个或两个以上的节点一起发送报文，就会引起总线拜访磕碰。经过运用标识符的逐位裁定能够处理这个磕碰。裁定的机制确保了报文和时刻均不丢失。当具有相同标识符的数据帧和长途帧一起发送时，数据帧优先于长途帧。在裁定期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。假如电平相同，则这个单元能够持续发送，假如发送的是“隐性”电平而监督到的是“显性”电平，那么这个单元就失去了裁定，有必要退出发送状况。
(9)总线状况 总线有“显性”和“隐性”两个状况，“显性”对应逻辑“0”，“隐性”对应逻辑“1”。“显性”状况和“隐性”状况与为“显性”状况，所以两个节点一起别离发送“0”和“1”时，总线上呈现“0”。CAN总线选用二进制不归零(NRZ)编码方法，所以总线上不是“0”，便是“1”。可是CAN协议并没有详细界说这两种状况的详细完结方法，如图7-7所示。 (10)毛病界定(Confinement) CAN节点能区别瞬时扰动引起的毛病和永久性毛病。毛病节点会被封闭。
(11)应对接纳节点对正确接纳的报文给出应对，对不一致报文进行符号。
(12)CAN通讯距离最大是10公里（设速率为5Kbps）,或最大通讯速率为1Mbps(设通讯距离为40米)。
(13)CAN总线上的节点数可达110个。通讯介质可在双绞线，同轴电缆，光纤中挑选。
(14)报文是短帧结构，短的传送时刻使其受搅扰概率低，CAN有很好的效验机制，这些都确保了CAN通讯的可靠性。
2 CAN总线协议内容
CAN总线的物理层是将ECU衔接至总线的驱动电路。ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。物理层界说了物理数据在总线上各节点间的传输进程，首要是衔接介质、线路电气特性、数据的编码／解码、位守时和同步的施行规范。
总线竞赛的准则
BOSCH CAN根本上没有对物理层进行界说，但依据CAN的ISO规范对物理层进行了界说。规划一个CAN体系时，物理层具有很大的挑选地步，但有必要确保CAN协议中媒体拜访层非破坏性位裁定的要求，即呈现总线竞赛时，具有较高优先权的报文获取总线竞赛的准则，所以要求物理层有必要支撑CAN总线中隐性位和显性位的状况特征。在没有发送显性位时，总线处于隐性状况，闲暇时，总线处于隐性状况；当有一个或多个节点发送显性位，显性位掩盖隐性位，使总线处于显性状况。
在此基础上，物理层首要取决于传输速度的要求。从物理结构上看，CAN节点的构成如图7-8所示。在CAN中，物理层从结构上可分为三层：别离是物理层信令(Physical Layer Signaling，PLS)、物理介质附件(Physical MediaAttachment，PMA)层和介质隶属接口(Media Dependent：Inter-face，MDI)层。其间PLS连同数据链路层功用由CAN操控器完结，PMA层功用由CAN收发器完结，MDI层界说了电缆和衔接器的特性。现在也有支撑CAN的微处理器内部集成了CAN操控器和收发器电路，如MC68HC908GZl6。PMA和MDI两层有许多不同的世界或国家或行业规范，也可自行界说，比较盛行的是ISOll898界说的高速CAN发送／接纳器规范。
节点数量
理论上，CAN总线上的节点数几乎不受约束，可到达2000个，实际上受电气特性的约束，最多只能接100多个节点。
CAN的数据链路层
CAN的数据链路层是其间心内容，其间逻辑链路操控(Logical Link control，LLC)完结过滤、过载告诉和办理康复等功用，媒体拜访操控(Medium Aeeess control，MAC)子层完结数据打包／解包、帧编码、媒体拜访办理、过错检测、过错信令、应对、串并转化等功用。这些功用都是环绕信息帧传送进程打开的。
3 CAN总线的报文传输和结构
报文类型
在CAN2．0B的版别协议中有两种不同的帧格局，不同之处为标识符域的长度不同，含有ll位标识符的帧称之为规范帧，而含有29位标识符的帧称为扩展帧。如CAN1．2版别协议所描绘，两个版别的规范数据帧格局和长途帧格局别离是等效的，而扩展格局是CAN2．0B协议新添加的特性。为使操控器规划相对简略，并不要求履行彻底的扩展格局，关于新式操控器而言，有必要不加任何约束的支撑规范格局。但无论是哪种帧格局，在报文
帧类型
传输时都有以下四种不同类型的帧：
(1)数据帧(Data )数据帧将数据从发送器传输到接纳器。
(2)长途帧(Remote )总线单元宣布长途帧，恳求发送具有同一标识符的数据帧。
(3)过错帧(Error )任何单元检测到总线过错就发犯过错帧。
(4)过载帧(Overload )过载帧用在相邻数据帧或长途帧之间供给附加的延时。
数据帧或长途帧与前一个帧之间都会有一个阻隔域，即帧间距离。数据帧和长途帧能够运用规范帧及扩展帧两种格局。
现在的轿车现已不再仅仅是一种暮气沉沉的交通工具了。计算机的创造，也让轿车有了一个功用的心。跟中嵌入式的计算机中心应用到轿车傍边。那么怎么规范这个中心的作业呢？这就需求CAN总线协议来帮助了。现在让我们来了解一下这方面的常识吧。
1,CAN总线协议根本概念:
(1),报文:总线上的信息以不同格局的报文发送,但长度有限。当总线敞开时,任何衔接的单元均可开端发送一个新报文。
(2),信息路由:在CAN体系中,一个CAN节点不运用有关体系结构的任何信息,这儿包含一些重要的概念:体系灵敏性——节点能够在不要求一切节点及其应用层改动任何软件或硬件的情况下,被接于CAN网络。报文通讯——一个报文的内容由其标明符ID命名,ID并不指出报文的意图,但描绘数据的意义,以便网络中的一切节点有或许凭借报文滤波决议该数据是否使它们激活。成组——因为选用了报文滤波,一切节点均可承受报文,并一起被相同的报文激活。数据相容性——在CAN网络中,能够确保报文一起被一切的节点或许没有节点承受,因而,体系的数据相容性是凭借于成组和犯错处理到达的。
(3),位速率:CAN的数据传输率在不同的体系中是不同的,而在一个体系中是固定的速率。
(4),优先权:在总线拜访期间,标明符界说了一个报文静态的优先权。
(5),长途数据恳求:经过发送一个长途帧,需求数据的节点能够恳求另一个节点发送相应的数据帧,该数据帧与对应的长途帧以相同的标明符ID命名。
(6),多主站:当总线敞开时,任何单元均能够开端发送报文,发送具有最高优先权报文的单元会赢得总线的拜访权。
(7),裁定:当总线敞开时,任何单元均能够开端发送报文,若一起有两个或许更多的单元开端发送,总线拜访抵触运用逐位裁定规矩,凭借标明符ID处理,这种裁定规矩能够使信息和时刻均无丢失,若具有相同标明符的一个数据帧和一个长途帧一起发送,数据帧优先于长途帧,裁定期间,每个发送器都对发送位电平与总线上检测到的电平进行比较,若相同则该单元能够持续发送,当发送一个隐性电平,而在总线上检测为显性电平常,该单元退出裁定,并不再传送后继位了。
(8),安全性:CAN总线协议为了取得尽或许高的数据传输安全性,在每个CAN节点中均设有过错检测,标定和自检的强有力办法。检测办法包含:发送自检,循环冗余校验,位填充,和报文格局查看。
(9),犯错标明和康复时刻:已损坏的报文由查验犯错的节点进行标明。这样的报文将失效,并主动进行重发送。假如不存在新的过错,从检犯过错到下一个报文开端发送的康复实践最多为29个位时刻。
(10),毛病界定:CAN节点又才能辨认永久性的毛病和暂时扰动,可主动封闭毛病节点。
(11),衔接:CAN串行通讯链路是一条许多单元均可被衔接的总线,理论上单元数目是无限的,实际上,单元总数受限于推迟时刻和总线的电器负载。
(12),应对:一切接纳器均对接纳报文的相容性进行查看,答复一个相容的报文,并标明一个不相容的报文。
2,CAN的特色:归于串行通讯网络
(1),通讯方法灵敏。多主从方法作业,网络上任何节点均能够在任何时刻主动的向其他节点发送信息,不分主从。无需站地址等节点信息。能够构成多机备份体系。
(2),CAN网络上的节点信息分红不同的优先级,能够满意不同的实时要求。
(3),CAN采纳非破坏性的总线裁定技能,多个节点一起发送信息时,优先级低的节点会主动退出发送。
(4),CAN只需经过报文滤波就能够完结点对点,1点对多点及大局播送等几种方法传送接纳,无需调度。
(5),CAN的直接通讯距离最远可达10KM(5Kb/s),通讯速率最高可达1Mb/s(40M)。
(6),CAN上的节点数现在可达110个;报文标明符可达2032种(CAN2.0A ),而CAN2.0B报文标明符几乎不受约束。
(7),CAN通讯选用短帧格局,传输时刻短,抗搅扰强,极好的验错作用,每帧最多8B足以满意操控要求,不会占用过长总线时刻,实时性强。
(8),CAN每帧都有CRC校验及其他验错办法。
(9),接口中集成了CAN总线协议的物理层和数据链路层。
(10),CAN的通讯介质可为双绞线或同轴电缆,光纤。
(11),CAN节点在过错严峻情况下具有主动封闭输出功用。
3,CAN总线协议根本规矩:
(1),总线拜访:选用载波监听多路拜访,CAN操控器之恩能够在总线闲暇时,便是节点侦听到网络上至少存在3个闲暇位(隐性位)时开端发送,选用硬同步,一切的操控器同步都为与帧的开端的前沿。过了必守时刻,并在必定条件后,重同步。
(2),裁定:各节点向总线发电平常,也对总线上电平进行读取,并于自身发送的电平进行比较,相同则发下一位,直至悉数发完。不同则阐明网络上有更高优先级的信息帧正在发送,即中止发送,退出竞赛。
(3),编码/解码:帧开端域,裁定域,操控域,数据域和CRC序列均运用位填充技能进行编码,便是5个接连的同状况电平刺进一位与它相补的电平,复原时每5个同状况的电平后的相补电平被删去。
(4),犯错标明:当检测到位过错,填充过错,方法过错或应对过错时,检测犯错条件的CAN操控器将发送一个犯错标志。
(5),超载标明,一些操控器会发送一个或多个超载帧以推迟下一个数据帧或长途帧的发送。
相关安排
依据世界规范化安排／敞开体系互连(International Standardi-zation Organization／Open SystemInterconnection，ISO／OSI)参阅模型，CAN的ISO／OSI参阅模型的层结构如图7-6所示。
概念和特征
下面临CAN协议的媒体拜访操控子层的一些概念和特征做如下阐明：
(1)报文(Message)总线上的报文以不同报文格局发送，但长度受到约束。当总线闲暇时，任何一个网络上的节点都能够发送报文。
(2)信息路由(Information Routing)在CAN中，节点不运用任何关于体系配置的报文，比方站地址，由接纳节点依据报文自身特征判别是否接纳这帧信息。因而体系扩展时，不必对应用层以及任何节点的软件和硬件作改动，能够直接在CAN中添加节点。
(3)标识符(Identifier)要传送的报文有特征标识符(是数据帧和长途帧的一个域)，它给出的不是方针节点地址，而是这个报文自身的特征。信息以播送方法在网络上发送，一切节点都能够接纳到。节点经过标识符断定是否接纳这帧信息。
(4)数据一致性应确保报文在CAN里一起被一切节点接纳或一起不接纳，这是合作过错处理和再同步功用完结的。
(5)位传输速率不同的CAN体系速度不同，但在一个给定的体系里，位传输速率是仅有的，并且是固定的。
(6)优先权 由发送数据的报文中的标识符决议报文占用总线的优先权。标识符越小，优先权越高。
(7)长途数据恳求(Remote Data Request)经过发送长途帧，需求数据的节点恳求另一节点发送相应的数据。回应节点传送的数据帧与恳求数据的长途帧由相同的标识符命名。
(8)裁定(Arbitration)只需总线闲暇，任何节点都能够向总线发送报文。假如有两个或两个以上的节点一起发送报文，就会引起总线拜访磕碰。经过运用标识符的逐位裁定能够处理这个磕碰。裁定的机制确保了报文和时刻均不丢失。当具有相同标识符的数据帧和长途帧一起发送时，数据帧优先于长途帧。在裁定期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。假如电平相同，则这个单元能够持续发送，假如发送的是“隐性”电平而监督到的是“显性”电平，那么这个单元就失去了裁定，有必要退出发送状况。
(9)总线状况 总线有“显性”和“隐性”两个状况，“显性”对应逻辑“0”，“隐性”对应逻辑“1”。“显性”状况和“隐性”状况与为“显性”状况，所以两个节点一起别离发送“0”和“1”时，总线上呈现“0”。CAN总线选用二进制不归零(NRZ)编码方法，所以总线上不是“0”，便是“1”。可是CAN协议并没有详细界说这两种状况的详细完结方法，如图7-7所示。 (10)毛病界定(Confinement) CAN节点能区别瞬时扰动引起的毛病和永久性毛病。毛病节点会被封闭。
(11)应对接纳节点对正确接纳的报文给出应对，对不一致报文进行符号。
(12)CAN通讯距离最大是10公里（设速率为5Kbps）,或最大通讯速率为1Mbps(设通讯距离为40米)。
(13)CAN总线上的节点数可达110个。通讯介质可在双绞线，同轴电缆，光纤中挑选。
(14)报文是短帧结构，短的传送时刻使其受搅扰概率低，CAN有很好的效验机制，这些都确保了CAN通讯的可靠性。
2 CAN总线协议内容
CAN总线的物理层是将ECU衔接至总线的驱动电路。ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。物理层界说了物理数据在总线上各节点间的传输进程，首要是衔接介质、线路电气特性、数据的编码／解码、位守时和同步的施行规范。
总线竞赛的准则
BOSCH CAN根本上没有对物理层进行界说，但依据CAN的ISO规范对物理层进行了界说。规划一个CAN体系时，物理层具有很大的挑选地步，但有必要确保CAN协议中媒体拜访层非破坏性位裁定的要求，即呈现总线竞赛时，具有较高优先权的报文获取总线竞赛的准则，所以要求物理层有必要支撑CAN总线中隐性位和显性位的状况特征。在没有发送显性位时，总线处于隐性状况，闲暇时，总线处于隐性状况；当有一个或多个节点发送显性位，显性位掩盖隐性位，使总线处于显性状况。
在此基础上，物理层首要取决于传输速度的要求。从物理结构上看，CAN节点的构成如图7-8所示。在CAN中，物理层从结构上可分为三层：别离是物理层信令(Physical Layer Signaling，PLS)、物理介质附件(Physical MediaAttachment，PMA)层和介质隶属接口(Media Dependent：Inter-face，MDI)层。其间PLS连同数据链路层功用由CAN操控器完结，PMA层功用由CAN收发器完结，MDI层界说了电缆和衔接器的特性。现在也有支撑CAN的微处理器内部集成了CAN操控器和收发器电路，如MC68HC908GZl6。PMA和MDI两层有许多不同的世界或国家或行业规范，也可自行界说，比较盛行的是ISOll898界说的高速CAN发送／接纳器规范。
节点数量
理论上，CAN总线上的节点数几乎不受约束，可到达2000个，实际上受电气特性的约束，最多只能接100多个节点。
CAN的数据链路层
CAN的数据链路层是其间心内容，其间逻辑链路操控(Logical Link control，LLC)完结过滤、过载告诉和办理康复等功用，媒体拜访操控(Medium Aeeess control，MAC)子层完结数据打包／解包、帧编码、媒体拜访办理、过错检测、过错信令、应对、串并转化等功用。这些功用都是环绕信息帧传送进程打开的。
3 CAN总线的报文传输和结构
报文类型
在CAN2．0B的版别协议中有两种不同的帧格局，不同之处为标识符域的长度不同，含有ll位标识符的帧称之为规范帧，而含有29位标识符的帧称为扩展帧。如CAN1．2版别协议所描绘，两个版别的规范数据帧格局和长途帧格局别离是等效的，而扩展格局是CAN2．0B协议新添加的特性。为使操控器规划相对简略，并不要求履行彻底的扩展格局，关于新式操控器而言，有必要不加任何约束的支撑规范格局。但无论是哪种帧格局，在报文
帧类型
传输时都有以下四种不同类型的帧：
(1)数据帧(Data )数据帧将数据从发送器传输到接纳器。
(2)长途帧(Remote )总线单元宣布长途帧，恳求发送具有同一标识符的数据帧。
(3)过错帧(Error )任何单元检测到总线过错就发犯过错帧。
(4)过载帧(Overload )过载帧用在相邻数据帧或长途帧之间供给附加的延时。
数据帧或长途帧与前一个帧之间都会有一个阻隔域，即帧间距离。数据帧和长途帧能够运用规范帧及扩展帧两种格局。
